• Sunday June 16,2019

Wie Forscher die Suche nach außerirdischem Leben durchführen werden

Anonim

Gibt es ein Leben jenseits unseres Planeten? Astronomen haben diese Frage gestellt, seit wir erkannt haben, dass sich tatsächlich etwas außerhalb unseres Planeten befindet. In Anbetracht der Weite des Universums werden wir jedoch wahrscheinlich nicht bald auf die Reise gehen und es für uns treffen. Stattdessen suchen Astronomen nach einem Weg, um die weiten Entfernungen des interstellaren Raums zu überbrücken, und suchen auf der Erde nach subtilen Lebenszeichen auf anderen Planeten.

SETI hat Aufmerksamkeit für sein weitreichendes Ziel erlangt: Kontakt mit intelligentem außerirdischem Leben herzustellen. Andere Experimente, von der Golden Record, die in den Voyager-Missionen versteckt ist, bis hin zum kürzlich vorgeschlagenen Starshot-Programm hoffen, dass andere Zivilisationen unser wanderndes Raumfahrzeug bemerken werden.

Wenn es Leben gibt, wird es sich wahrscheinlich durch subtilere Zeichen als beispielsweise eine Dyson-Kugel zeigen. Stattdessen setzen einige Astronomen auf "Biosignatur" -Gase, Moleküle in einer Planetenatmosphäre, die nur von lebenden Organismen produziert und aus unserer Ecke des Universums beobachtet werden könnten. Die Teleskope der nahen Zukunft versprechen, uns die Möglichkeit zu geben, in die Atmosphäre entfernter Planeten zu blicken und deren Zusammensetzung herauszufinden. Aber wenn das Leben gasförmige Grüße aussendet, für welche Gase sollten wir "schnüffeln"?

Wonach schauen

Mit der Möglichkeit, potentiell nahegelegene Biosignaturgase zu erkennen, machen sich die Forscher daran, sie zu untersuchen. Dazu gehört die Feststellung, welche Gase die Präsenz von Leben am besten telegrafieren könnten, und auch die Beseitigung von Gasen, die durch geologische Prozesse entstehen könnten.

"Wir sind nicht dort, wo wir sagen können, dass wir einen goldenen Standard haben, aber wir sind an dem Punkt, an dem wir sagen können, dass die beste Biosignatur, die wir haben, eine Kombination aus Sauerstoff oder Ozon und Methan oder einem anderen reduzierenden Gas ist", sagt Lisa Kaltenegger, außerordentlicher Professor an der Cornell University und Direktor des Carl Sagan Institute.

Sauerstoff und Methan machen natürlich einen guten Teil unserer Atmosphäre aus oder zumindest genug, um sichtbar zu sein. Diese Kombination ist sehr beliebt, da Sauerstoff und Methan zu Wasser und Kohlendioxid reagieren. Wenn diese Gase in nennenswerter Menge vorhanden sind, muss es etwas geben, das sie erzeugt, und unseres Wissens produzieren nur lebende Organismen beides.

"Es gibt kein Zeichen, das uns sagt, dass es Leben auf einem anderen Planeten gibt", sagt Kaltenegger. „Wir haben andere Puzzleteile, die wir damit einsetzen wollen, wie zum Beispiel die Farbe des Planeten oder das Alter des Planeten. All dies wird es uns ermöglichen, die Biographien in einen Zusammenhang zu stellen. “

Sie fügt hinzu: "Sie möchten auch gleichzeitig nach Wasser suchen, weil wir wissen, dass Wasser die Grundlage des Lebens ist, wie wir es kennen."

Machen Sie keine Annahmen

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Leben auf einem anderen Planeten, sogar Planeten in unserem Sonnensystem, sich ganz anders verhalten kann als das Leben auf der Erde. Die Moleküle, von denen wir ein Leben lang abhängig sind, könnten für das außerirdische Leben irrelevant oder sogar toxisch sein.

„Eine Sache, die Sie verstehen müssen, ist, dass wir nicht wissen, was das Leben ausmacht. Die beste Biosignatur ist letztlich eine, die das Leben ausmacht “, sagt Sara Seager, Professorin für Planetenkunde und Physik am Massachusetts Institute of Technology.

Um herauszufinden, welche Moleküle außerirdische Lebensformen produzieren könnten, begann Seager mit den Grundlagen. In einem kürzlich in Astrobiology veröffentlichten Artikel hat sie und ein Team von Wissenschaftlern eine umfassende Liste aller stabilen Moleküle mit sechs oder weniger Wasserstoffatomen zusammengestellt, die in der Atmosphäre eines Planeten vorhanden sein könnten - insgesamt etwa 14.000 Moleküle. Ziel war es, die weiteste Vorstellung eines „Biosignaturgases“ zu übernehmen, um der unvorstellbaren Anzahl von Permutationen Rechnung zu tragen, die das Leben annehmen kann.

"Wir schlagen nicht vor, dass jedes dieser Gase ein machbares Gas ist, nach dem gesucht werden muss", sagt Seager. "Aber es ist ein Ausgangspunkt, um einige Gase anfangs durchzuarbeiten, andere in Bezug auf Gasklassen, die sie einfach ausschließen."

Eine entmutigende Aufgabe voraus

Jetzt, da sie die erste Liste haben, wird ihr Team jedes der Gase analysieren, um zu sehen, welche Spektren sie emittieren, wenn sie von Sternenlicht beleuchtet werden, mit welchen Molekülen sie reagieren und was die Endprodukte sind. Es ist eine gewaltige Aufgabe, aber es ist eine Anstrengung, die zu einem umfassenden Verständnis aller Gase führen könnte, die Astronomen auf einem anderen Planeten entdecken könnten, sowie die Prozesse, die sie erzeugen.

Nur etwa ein Viertel der Moleküle wird vom Leben auf der Erde produziert, und etwa 2.500 bestehen aus den sechs wichtigsten Elementen des Lebens auf der Erde: Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Wasserstoff. Kohlenstoff bindet sich leicht an die meisten Atome, während Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff Säure-Base-Effekte erzeugen, die zu organischen Verbindungen führen. Schwefel hilft, Reaktionen zu katalysieren, und Phosphor ist ein wesentlicher Bestandteil von ATP - der Energiewährung des Lebens.

Sogar hier auf der Erde gibt es Organismen, die einige dieser Elemente gegen andere austauschen, insbesondere im Fall extremophiler Mikroben, die an Orten leben, an denen einige der Elemente möglicherweise nicht existieren. Es ist nicht unbedingt ein großer Schritt in der Vorstellung, Lebensformen mit verschiedenen Kombinationen der 118 bekannten Elemente zu überleben, um zu überleben.

Selbst mit einem vollständigen Verständnis der Chemie hinter jedem Molekül, das wir in der Atmosphäre eines Exoplaneten finden könnten, ist das Beste, was wir tun können, eine gebildete Vermutung, dass Leben vorhanden sein könnte.

„Am Ende des Tages werden wir wahrscheinlich nicht sagen können, dass wir definitiv Leben gefunden haben [und] wir sind uns dessen sicher“, sagt Seager. „Wir sagen eher, dass wir dieses Gas sehen, es ist so ungewöhnlich und es gibt so viel davon. Wir wissen nicht, wie dieses Gas dorthin gelangt ist, damit es vom Leben produziert werden könnte. “

Neue Möglichkeiten

Die kürzlich entdeckte Entdeckung von drei Exoplaneten, die einen sehr coolen Stern umkreisen, gab den Forschern ein bevorzugtes Ziel für die Suche nach Exoplanetenatmosphären. Gegenwärtig entdecken Astronomen Exoplaneten, indem sie sie beobachten, während sie direkt zwischen ihrem Stern und der Erde vorbeilaufen, wodurch die Helligkeit eines Sterns auf eine kaum wahrnehmbare, aber rhythmische Weise nachlässt. Durch die Analyse der Spektren des Lichts, das durch die dünne Hülle der Atmosphäre dieses Planeten zu uns kommt, können Astronomen erkennen, welche Art von Gasen vorhanden ist.

Wir können solche Experimente noch nicht wirklich durchführen, da derzeitige Teleskope auf der Erde und im Weltraum nicht stark genug sind, um Licht einzufangen, das durch weniger als 60 Meilen der Atmosphäre eines Planeten aus einer Entfernung von Dutzenden bis zu zehn Metern hindurch gefiltert wurde Hunderte von Lichtjahren entfernt. Die Fähigkeit dazu liegt am Horizont.

Das James Webb-Weltraumteleskop, das 2018 auf den Markt kommen soll, wird genug Licht einfangen, um Analysen von Gasen auf fernen Planeten durchzuführen, sodass Astronomen hoffentlich sehen können, aus welchen Elementen und Molekülen ihre Atmosphären bestehen.


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