In de jacht op buitenaards leven, kan onze eerste glimp van buitenaardse wezens zijn in de regenboog van kleuren die van het oppervlak van een exoplaneet komen.
gerelateerde inhoud
- Het leven kan zich als een plaag door de Melkweg hebben verspreid
- Hoe ziet buitenaards leven eruit?
Dat is het bedrieglijk eenvoudige idee achter een studie onder leiding van Siddharth Hegde aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland. Gezien op lichtjaren afstand, geven planten op aarde onze planeet een onderscheidende tint in het nabije infrarood, een fenomeen dat rode rand wordt genoemd. Dat komt omdat het chlorofyl in planten de meeste zichtbare lichtgolven absorbeert maar transparant wordt voor golflengten aan het rodere uiteinde van het spectrum. Een buitenaards wezen dat door een telescoop naar de aarde kijkt, kan deze gereflecteerde kleur matchen met de aanwezigheid van zuurstof in onze atmosfeer en concluderen dat hier leven is.
Planten bestaan echter pas 500 miljoen jaar - een relatief verschil in de geschiedenis van onze planeet met 4, 6 miljard jaar. Microben domineerden het tafereel in het verleden zo'n 2, 5 miljard jaar, en sommige studies suggereren dat ze de aarde voor een groot deel van haar toekomst opnieuw zullen regeren. Dus verzamelden Hegde en zijn team 137 soorten micro-organismen die allemaal verschillende pigmenten hebben en die op specifieke manieren licht reflecteren. Door een bibliotheek op te bouwen van de reflectiespectra van de microben - de soorten kleuren die microscopische beestjes van een afstand reflecteren - kunnen wetenschappers die het licht van bewoonbare exoplaneten onderzoeken, een overvloed aan mogelijke signalen hebben om naar te zoeken, stelt het team deze week in de Proceedings van de National Academy of Sciences .
"Niemand had gekeken naar het brede scala van divers leven op aarde en gevraagd hoe we dit leven mogelijk op andere planeten konden herkennen, en het leven van extreme omgevingen op aarde dat de 'norm' op andere planeten zou kunnen zijn, opnemen", Lisa Kaltenegger, een co-auteur van het onderzoek, zegt via e-mail. "Je kunt het gebruiken om een aarde te modelleren die anders is en een verschillende biota heeft en kijk hoe het voor onze telescopen zou lijken."
Om er zeker van te zijn dat ze voldoende diversiteit hadden, keken de onderzoekers naar gematigde microben en wezens die in extreme omgevingen leven, zoals woestijnen, minerale bronnen, hydrothermale openingen of vulkanisch actieve gebieden.
Hoewel het lijkt alsof buitenaards leven een enorme verscheidenheid aan vormen kan aannemen - bijvoorbeeld iets als de op siliconen gebaseerde Horta van Star Trek - is het mogelijk om dingen te beperken als we de zoektocht beperken tot het leven zoals we het kennen. Ten eerste, elke levensvorm die op koolstof is gebaseerd en water als oplosmiddel gebruikt, zal de korte golflengten van licht ver in het ultraviolet niet leuk vinden, omdat deze energierijke UV organische moleculen kan beschadigen. Aan de andere kant van het spectrum zal geen enkel molecuul dat buitenaardse planten (of hun analogen) gebruiken voor fotosynthese, geen licht oppikken dat te ver in het infrarood is, omdat er niet genoeg energie is bij die langere golflengten.
Bovendien is ver-infraroodlicht moeilijk door een aardachtige atmosfeer te zien, omdat de gassen veel van deze golven blokkeren en welke warmte de planeet ook uitstraalt, elk signaal uit het oppervlakteleven zal overstemmen. Dat betekent dat de onderzoekers hun bibliotheek beperkten tot de gereflecteerde kleuren die we kunnen zien als we kijken naar golflengten in het zichtbare deel van het spectrum, de langste golflengte UV en kortegolf-infrarood.
De bibliotheek zal niet veel gebruiken als we de oppervlakken van de planeten niet kunnen zien, en dat is waar de volgende generatie telescopen binnenkomt, zegt Kaltenegger. De James Webb Space Telescope, gepland voor lancering in 2018, zou in staat moeten zijn om de spectra van relatief kleine exoplaneetatmosferen te zien en wetenschappers te helpen hun chemische composities uit te werken, maar het zal geen gereflecteerde spectra van materiaal aan de oppervlakte kunnen zien . Gelukkig zijn er andere geplande telescopen die het werk moeten kunnen doen. De Europese Extreem Grote Telescoop, een 40-meter instrument in Chili, zal rond 2022 gereed zijn. En NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope, die wordt gefinancierd en in de ontwerpfase is, zou tegen het midden van de jaren 2020 operationeel moeten zijn.
Een ander probleem is of natuurlijke geologische of chemische processen op leven kunnen lijken en een vals signaal kunnen veroorzaken. Tot nu toe zien de pigmenten van levensvormen er heel anders uit dan die weerspiegeld door mineralen, maar het team heeft ook niet alle mogelijkheden onderzocht, zegt Kaltenegger. Ze hopen in de toekomst meer testen te kunnen doen bij het opbouwen van de digitale bibliotheek, die nu online is en voor iedereen gratis te verkennen is op biosignatures.astro.cornell.edu.
"Met deze catalogus kunnen we onze zoekruimte uitbreiden - en onze verbeelding", zegt Kaltenegger.
