Naukowcy każdego roku odkrywają nowe i zadziwiające egzoplanety – znamy już ich ponad pięć tysięcy. Mimo to poszukiwanie życia w kosmosie wcale nie jest przez to prostsze.
Nie bez powodu. Specjaliści zajmujący się astrobiologią byli już wcześniej zaskoczeni, w jak ekstremalnych środowiskach życie zdołało się mimo wszystko rozwinąć na Ziemi. Nie jest zatem trudno wyobrazić sobie, że cały Wszechświat może być pełen takich niespodziewanych zjawisk i miejsc. Jednak w sytuacji, gdy podróże międzyplanetarne wciąż jeszcze są bardziej domeną science fiction niż rzeczywistością, badacze są ograniczeni przez technologię i wiedzę o życiu, jaka jest nam obecnie dostępna. Nie oznacza to jednak, że w wyciąganiu wniosków nie mogą wykazać się kreatywnością.
W astrobiologii popularna metoda określania, czy dana egzoplaneta może podtrzymywać życie, polega na analizie składu jej atmosfery metodą tranzytów. Gdy z punktu widzenia Ziemi odległa gwiazda znajduje się przez pewien czas za swoją egzoplanetą, światło tej gwiazdy najpierw przechodzi przez atmosferę egzoplanety i dopiero potem trafia do naszych instrumentów. Przy użyciu spektrografu astronomowie mogą więc rozdzielić to przefiltrowane przez atmosferę światło na części składowe. Taka analiza widm emisyjnych może dostarczyć szczegółowych informacji na temat składu chemicznego atmosfer obcych planet.
Gdy egzoplaneta przechodzi przed swoją gwiazdą, badacze mogą przeprowadzić analizę składu pierwiastków znajdujących się w jej atmosferze. Źródło: NASA
Astrobiolodzy w ten sposób szukają tzw. biosygnatur, czyli chemicznych dowodów na istnienie życia, w przeszłości lub obecnie. Wiemy, że pewne procesy biologiczne na Ziemi pozostawiają ślady chemiczne w naszej atmosferze. Jeśli zatem uda nam się zidentyfikować te same ślady w atmosferach innych planet, będziemy mieli dobry powód, by wierzyć, że żywe organizmy zamieszkują lub zamieszkiwały te inne światy.
Obecnie metoda tranzytów jest najczęściej wykorzystywana do badań olbrzymich, gorących planet, które krążą bardzo blisko swoich gwiazd – gorących Jowiszów. W przypadku tych planet metoda ta sprawdza się najlepiej, ponieważ gorące Jowisze znacznie silniej blokują światło gwiazd macierzystych niż mniejsze, bardziej odległe globy.
Naukowcy wykryli podstawowe składniki chemiczne potrzebne do życia w widmie gorącej gazowej planety HD 209458b. Źródło: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)
Jest jednak mało prawdopodobne, by to gorące Jowisze były miejscami nadającymi się do życia -- przynajmniej takiego, jakie już znamy. Aby w pełni wykorzystać potencjał metody tranzytu w wykrywaniu zamieszkiwalnych planet, trzeba udoskonalić techniki wykrywania i wyodrębniania widm emisyjnych egzoplanet. Na szczęście proponowana przez NASA misja FINESSE oraz niedawno uruchomiony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pozwolą uczonym przyjrzeć się wielu nowym potencjalnym domom dla pozaziemskiego życia i umożliwią znacznie bardziej precyzyjne analizy widm emisyjnych egzoplanet. Niezależnie jednak od tego wciąż istnieją pewne problemy związane z biosygnaturową metodą wykrywania życia na egzoplanetach.
Niektórzy uczeni twierdzą, że powinniśmy raczej otworzyć się na możliwość, że pozaziemskie organizmy bardzo różnią się od znanych nam form życia. Jeden z najbardziej elementarnych sygnałów świadczących o tym, że dana jednostka jest organizmem żyjącym na Ziemi – wytwarzanie przez nią dwutlenku węgla lub wody jako produktu oddychania lub fotosyntezy – może wcale nie mieć zastosowania w charakterze uniwersalnego wyznacznika życia w innym miejscu Kosmosu. Nawet nasze zrozumienie biosygnatur na Ziemi jest wciąż niepełne, o czym świadczą chociażby odkrycia egzotycznych procesów metabolicznych. Trwa debata nad tym, jak astrobiolodzy mogą odróżnić skład chemiczny atmosfery obcych planet z rozwiniętym życiem od tego, który nie wskazuje na życie. Nie można po prostu założyć, że życie pozaziemskie będzie wytwarzać takie same biosygnatury, jak organizmy żywe na Ziemi.
Jeśli zatem parametry zdefiniowane z myślą o identyfikacji życia w kosmosie są obecnie zbyt wąskie, to jak możemy szukać życia pozaziemskiego, skoro niekoniecznie wiemy, czego szukamy? Według filozofa z Princeton Davida, Kinneya, i Christophera Kempesa, badacza z Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), powinniśmy na przykład przyglądać się planetom o najdziwniejszych atmosferach. Planety z osobliwymi atmosferami (w stosunku do pewnej reprezentatywnej próbki) powinny być w tym podejściu uważane za najbardziej prawdopodobne miejsca występowania życia pozaziemskiego. Parametry ich „anomalii” powinny być przy tym zależne od czystych danych obserwacyjnych, a nie opierać się na tych założeniach dotyczących życia bazujących na tym, co wiemy o życiu na Ziemi.
Muszą istnieć jakieś cechy wspólne dla wszystkich bytów we Wszechświecie, które chcemy opisać jako żywe – mówi Kinney, który jest współautorem pracy naukowej na ten temat, opublikowanej 22 czerwca w Biology & Philosophy.
Odchodząc od założenia, że definicja życia musi być koniecznie związana z chemią, Kinney i jego współpracownicy liczą na to, że uda im się uniknąć częstych pułapek. W tym wykrywania procesów abiotycznych, które jedynie naśladują procesy biotyczne. Wielu badaczy egzoplanet wskazuje na abiotyczne mechanizmy, które zdają się generować coś na kształt biosygnatur. Nowa metoda zespołu obchodzi to w pewien sposób. Uczeni chcą, by same dane wskazały im, co jest (po prostu) nietypowe.
Argumentacja ta opiera się na kilku podstawowych założeniach. Po pierwsze, dana próbka egzoplanet powinna być statystycznie reprezentatywna dla wszystkich atmosfer planetarnych we Wszechświecie. Szacuje się, że w samej Drodze Mlecznej znajdują się setki miliardów planet. Przyjmuje się tu również, że życie na planetach z tego zbioru jest rzadkie, i że wszelkie żywe organizmy mają tendencję do pozostawiania biosygnatur na zamieszkiwanych przez siebie globach. Choć każde z tych założeń można zakwestionować, wynika z nich, że jeśli skład chemiczny planety jest nietypowy, to możliwą przyczyną tego stanu rzeczy może być właśnie istnienie na niej życia.
Powierzchnia tej hipotetycznej egzoplanety pokryta jest papką z mieszaniny chemikaliów. Powszechnie uważa się, że życie na Ziemi powstało z podobnej pierwotnej zupy. NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)
Czytaj więcej:
Źródło: Conor Feehly / Astronomy.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Astronomowie szacują, że w Drodze Mlecznej znajduje się więcej egzoplanet niż gwiazd. Jak mogłoby wyglądać życie na tych światach? Źródło: NASA/JPL-Caltech
