Szukasz innej ziemi? Szukaj niskiej zawartości dwutlenku węgla

Co musielibyśmy znaleźć, gdybyśmy chcieli odkryć inną Ziemię? Jeśli egzoplaneta jest zbyt daleko, aby nawet najpotężniejsze teleskopy mogły bezpośrednio szukać wody lub jakiegoś znaku biologicznego, czy jest coś jeszcze, co mogłoby nam powiedzieć o jej potencjalnych możliwościach zamieszkania? Odpowiedzią może być dwutlenek węgla.

Międzynarodowy zespół badaczy kierowany przez Amaury'ego Triauda i Juliena de Wita sugeruje obecnie, że brak dwutlenku węgla₂ Obecność wody w atmosferze planety prawdopodobnie zwiększyłaby ryzyko obecności na jej powierzchni wody w stanie ciekłym. atmosfera ziemska Zubożony w dwutlenek węgla₂. W przeciwieństwie do suchego Marsa i Wenus, które zawierają wysokie stężenie dwutlenku węgla₂ Oceany naszej planety w swojej atmosferze pobierają z atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla, ponieważ gaz ten rozpuszcza się w wodzie. firma₂ Niedobór atmosfer egzoplanetarnych może oznaczać to samo.

Inna cząsteczka może być oznaką planety nadającej się do zamieszkania: ozon. Wiele organizmów na Ziemi (zwłaszcza rośliny) wdycha dwutlenek węgla i uwalnia tlen. Tlen ten reaguje ze światłem słonecznym i zamienia się w O₃lub ozon, który jest łatwiejszy do wykrycia niż tlen atmosferyczny. Obecność ozonu i brak dwutlenku węgla może oznaczać planetę zdatną do zamieszkania, a nawet zamieszkaną.

Czy jest tam ktoś lub coś?

Istnieje różnica pomiędzy planetą krążącą w obrębie strefy uważanej za nadającą się do zamieszkania, a faktyczną możliwością zamieszkania. Naukowcy definiują zdolność do zamieszkania jako „zdolność planety do utrzymywania dużych zbiorników powierzchniowej wody w stanie ciekłym”, jak stwierdzili w Zostań Niedawno opublikowane w Nature Astronomy.

Teoretycznie udowodnienia istnienia wody można dokonać na kilka sposobów. Problem polega na tym, że większość istniejących teleskopów, niezależnie od tego, jak zaawansowane są, nie jest w stanie osiągnąć wszystkich tych celów. Znalezienie wody w stanie ciekłym w odległości lat świetlnych nie jest tak proste, jak dostrzeżenie połysku jeziora, chociaż jest to możliwe na krótkich dystansach, na przykład w naszym Układzie Słonecznym. (Kiedy światło słoneczne odbija się od powierzchniowego ciała płynnego, można zaobserwować zjawisko, które naukowcy nazywają „scyntylacją”, i w ten sposób odkryto jeziora i oceany na Tytanie, księżycu Saturna.)

Oprócz wody istnieją inne czynniki, które mogą determinować zdolność do zamieszkania. Oprócz właściwości atmosfery, obejmują one między innymi orbitę planety, tektonikę płyt, pola magnetyczne i wpływ gwiazdy na nie.

Kiedy mniej znaczy więcej

Triaud, De Wit i ich zespół uważają, że warto podjąć próbę zidentyfikowania planet potencjalnie nadających się do zamieszkania, należących do układu podobnego do naszego. Jeśli istnieje system składający się z kilku planet ziemskich o podobnej wielkości i posiadających atmosfery, umożliwia to porównanie zawartości dwutlenku węgla w ich atmosferach i sprawdzenie, czy jedna lub więcej planet ma znaczny deficyt w porównaniu z drugą.

Podczas towarzystwa₂ Deficyt nie gwarantuje obecności wody w stanie ciekłym na powierzchni, ale raczej powinien dać naukowcom powód do ścisłego monitorowania danej planety lub planet. Nie musimy patrzeć daleko od Ziemi, aby zobaczyć, dlaczego ma to sens. Nie tylko większość dwutlenku węgla z atmosfery naszej planety została wyczerpana przez oceany, ale płyty tektoniczne również pogrzebały go w skorupie ziemskiej. Ilość dwutlenku węgla we wczesnej atmosferze ziemskiej, która została uwięziona w skałach, jest w przybliżeniu równa ilości dwutlenku węgla₂ W całej atmosferze Wenus.

Jest jeszcze jedna zaleta, której należy szukać w tym deficycie. Ponieważ jest silnym pochłaniaczem promieniowania podczerwonego, CO₂ Łatwo to zauważyć. Dzisiejsze teleskopy, w tym należący do NASA Teleskop Jamesa Webba i Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego, a także nadchodzący Bardzo Duży Teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego, mają wizję w podczerwieni, która pozwala z łatwością szukać dwutlenku węgla.₂ Podpisy.

A co by było, gdybyśmy znaleźli planetę, która wykazywałaby brak dwutlenku węgla?₂ A obecność ozonu? Naukowcy uważają, że połączenie tych dwóch oznacza nie tylko kilka mikrobiologicznych form życia, ale przynajmniej w teorii planetę zamieszkaną przez żywe organizmy.

„Życie na Ziemi kształtuje planetę” – stwierdził zespół Powiedział W tym samym badaniu. „Życie tworzące planety jest tym, czego tak naprawdę szukają astronomowie”.

Astronomia Naturalna, 2023. DOI: 10.1038/s41550-023-02157-9