Tlen w atmosferze nie musi oznaczać życia

Środa, 14 kwietnia (16:32)

Obecność tlenu w atmosferze pozasłonecznej planety nie musi oznaczać, że istnieje tam życie - piszą na łamach czasopisma "AGU Advances" naukowcy z University of California w Santa Cruz. Wyniki ich badań wskazują na inne możliwe scenariusze pojawienia się tlenu, sugerują też jak można prawdziwe od pozornych oznak życia odróżnić. To istotne w chwili, gdy plany budowy kolejnych naziemnych i kosmicznych teleskopów mogą znacznie przyspieszyć pojawienie się tego typu obserwacji. Warto, by teleskopy zbierały wszelkie dostępne dane.

W poszukiwaniach życia astronomowie uznają badania obecności tlenu w amosferach odległych planet za możliwie prostą w realizacji i wiarygodną metodę. Autorzy najnowszej pracy przestrzegają jednak, że możliwe są inne scenariusze pojawienia się tlenu w atmosferze, a projekty nowych teleskopów warto przygotować tak, by być w stanie ocenić, co za obecnością tlenu stoi. 

Pokazujemy, że poza istnieniem życia są inne procesy, które mogą doprowadzić do pojawienia się w atmosferze tlenu. Sugerujemy też, jakie inne obserwacje mogą pomóc ocenić, na ile prawdopodobne są te scenariusze. Dla każdego z tych procesów wskazujemy, jakie powinny być możliwości teleskopu, by taki mechanizm pojawiania się tlenu wykryć - tłumaczy pierwszy autor pracy, Joshua Krissansen-Totton z Department of Astronomy and Astrophysics, UC Santa Cruz. 

Dużo czasu poświęcono już na dyskusje, czy znalezienie tlenu w atmosferze będzie wystarczającym dowodem na istnienie życia. My przekonujemy, że istotny jest kontekst takiego odkrycia, wiedza, jakie inne cząsteczki są tam obecne, jakich cząsteczek tam nie ma i co to mówi o ewolucji danej planety - dodaje współautor pracy, prof. Jonathan Fortney,szef UCSC Other Worlds Laboratory.

Autorzy opierają się na najnowszym komputerowym modelu ewolucji planet, który symuluje proces stygnięcia rozpalonej lawy młodych ciał niebieskich przez miliardy lat i towarzyszące mu procesy geochemiczne. Zmieniając początkową zawartość lotnych pierwiastków, można uzyskać zaskakująco szeroki zakres możliwych efektów takiej ewolucji. 

Tlen może pojawić się w atmosferze na przykład wtedy, gdy silne promieniowanie ultrafioletowe prowadzi w górnych warstwach atmosfery danej planety do rozpadu cząsteczek pary wodnej na wodór i tlen, a lżejszy wodór szybciej ucieka w otwartą przestrzeń kosmiczną. Są też procesy, które usuwają tlen z atmosfery, oddziałują a nim między innymi tlenek węgla i wodór wydzielane ze stygnących skał. Tego typu procesy zostały w wykorzystanym modelu uwzględnione. 

Jeśli zastosujemy nasz model do Ziemi i założymy na początku zestaw lotnych pierwiastków, który w oparciu o naszą wiedzę, był na niej od początku, nie otrzymamy tlenu w atmosferze. Bez istnienia życia, nie miałby możliwości się tam pojawić. Ale znaleźliśmy inne scenariusze, które dają planetom tlen bez życia - dodaje Krissansen-Totton. Jeśli na przykład założyć, że na planecie podobnej do Ziemi było początkowo więcej wody, ewolucja prowadzi do powstania głębokiego oceanu, który wywiera na skorupę planety takie ciśnienie, że praktycznie wszelka aktywność geologiczna ustaje. 

Jeśli z kolei początkowa ilość wody będzie mała, magma na powierzchni stosunkowo szybko tężeje a woda znajduje się w atmosferze. Tam dochodzi do rozpadu pary wodnej na wodór i tlen, wodór ucieka, a względna ilość tlenu rośnie. Trzeci scenariusz dotyczy sytuacji, w której początkowo stosunek ilości tlenku węgla do wody jest wyższy. W tej sytuacji stopniowo efekt cieplarniany wymyka się spod kontroli i planeta podąża szlakiem Wenus. 

Zdaniem autorów pracy, dotychczasowe badania koncentrowały się na procesach, które zachodzą tylko w atmosferze, podczas gdy istotne okazują się oddziaływania atmosfery z samą powierzchnią planety i procesy towarzyszące stygnięciu płaszcza i skorupy planety. Nowy model bierze je pod uwagę. 


Artykuł pochodzi z kategorii: Nauka

Grzegorz Jasiński