Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Colorado w Boulder pokazuje, że pewne biosygnatury, takie jak siarczek dimetylu, które wcześniej uważano za wskaźniki życia na innych planetach, można wytworzyć w środowiskach laboratoryjnych.
Odkrycie to, wynikające z symulacji atmosfer pozaziemskich, sugeruje ponowną ocenę sposobu, w jaki interpretujemy oznaki życia na podstawie danych kosmicznych.
Zrozumienie biosygnatur
Jednym ze sposobów zbadania potencjału życia na odległych planetach – krążących wokół gwiazd innych niż nasza – jest badanie ich atmosfer. Zdjęcia teleskopowe mogą ujawnić gazy, które sugerują obecność życia i warunków sprzyjających życiu. Jednak niedawne badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Kolorado w Boulder podważa tę koncepcję, wykazując, że gaz powszechnie uważany za biosygnał życia może być wytwarzany syntetycznie w laboratorium bez żadnych żywych organizmów.
Nowe podejście do związków organicznych w kosmosie
W artykule opublikowanym 23 września br Listy do dzienników astrofizycznychodkryli, że jeden rodzaj cząsteczek, które naukowcy zwykle postrzegają jako oznakę życia, zwany biosygnaturą, może nie być tak silnym wskaźnikiem życia, jak wcześniej sądzono. Związek ten, siarczek dimetylu, organiczny związek siarki wytwarzany zazwyczaj przez drobnoustroje morskie, został stworzony przy użyciu światła i gazów powszechnie występujących w atmosferach wielu planet.
Naukowcy stwierdzili, że tworzenie siarczku dimetylu w laboratorium było ekscytujące, ale ich odkrycia wywracają do góry nogami wcześniejsze badania. Pracami kierują Spółdzielczy Instytut Badań nad Naukami o Środowisku (CIRES) przy Uniwersytecie Kalifornijskim w Boulder. Współpracownik wizytujący Nate Reed i stypendysta CIRES oraz profesor nadzwyczajny chemii Ellie Browne.
„Uważa się, że cząsteczki siarki, które wytwarzamy, są wskaźnikami życia, ponieważ są wytwarzane przez życie na Ziemi” – powiedział Browne. „Ale zrobiliśmy je w laboratorium bez życia – więc może nie być to znak życia, ale może być oznaką czegoś gościnnego dla życia”. Zdaniem autorów badania organiczne związki siarki mogą nie być solidnymi biomarkerami, ale zamiast tego mogą służyć jako markery potencjału metabolicznego.
Postępy w badaniach teleskopów kosmicznych
NASA’S Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) wystrzelony w 2021 r. Jedną z jego misji jest wykonywanie zdjęć egzoplanet, planet znajdujących się poza Układem Słonecznym Ziemi, w celu poznania różnych atmosfer. Częścią misji statku kosmicznego jest zadanie pytania: Czy na tych planetach istnieje życie?
Nowe badanie przygląda się temu, co dzieje się w atmosferze planety, gdy gazy reagują ze światłem i tworzą „organiczną mgiełkę i związane z nią gazy”, czyli cząsteczki aerozolu powstające w wyniku reakcji chemicznych atmosfery. Autorzy skupili się na cząsteczkach organicznych zawierających siarkę, w tym siarczek dimetylu, które są wtórnymi produktami przemiany materii organizmów żywych na Ziemi.
„Jednym z najważniejszych odkryć artykułu, który widzieliśmy, był siarczek dimetylu” – powiedział Reed. „To było ekscytujące, ponieważ mierzono je w atmosferach egzoplanetarnych i wcześniej uważano, że jest to oznaka życia na planecie”.
Aby odtworzyć atmosfery planetarne w laboratorium, Reed i Browne wraz ze współautorami, w tym zastępcą dyrektora CIRES Maggie Tolbert, naśladują atmosfery, w których światło reaguje z gazami. W nowym badaniu wykorzystali światło UV do przekształcenia cząsteczek metanu i siarkowodoru w reaktywne gatunekktóre wytwarzają gazy siarkoorganiczne — biosygnatury widoczne z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Reed zauważył, że chociaż odkrycia są ekscytujące, ograniczają się do jednego typu atmosfery. „Istnieje wiele różnych atmosfer, a my przyjrzeliśmy się tylko niewielkim różnicom w jednej – nie można zbadać każdej atmosfery istniejącej w laboratorium” – powiedział.
Wyzwania laboratoryjne i przyszłe badania
Patrząc w przyszłość, naukowcy mają nadzieję, że ich badania zainspirują bardziej podstawowe badania laboratoryjne dotyczące podstawowych reakcji chemicznych, zwłaszcza z siarką. Siarka jest trudna w obróbce – jest lepka, śmierdząca i toksyczna. Jednak brak badania reakcji siarki uniemożliwia naukowcom pełne zrozumienie, co te odkrycia oznaczają na temat biosygnałów.
„Kiedy szukamy tych biosygnatur, mamy tendencję do szukania sensacji w postaci stwierdzenia, że „wykryliśmy oznaki życia” – powiedział Browne. „Atmosfera naprawdę sprzyja wytwarzaniu całej gamy różnych cząsteczek i odkryliśmy, że to, że można ją wytworzyć w laboratorium, nie oznacza, że nie jest źródłem”.
Odniesienie: „Abiotyczna produkcja siarczku dimetylu, siarczku karbonylu i innych gazów siarkoorganicznych poprzez fotochemię: implikacje dla podpisów biologicznych i potencjału metabolicznego”: Nathan W. Reed, Randall L. Shearer, Shawn Erin McGlynn, Boswell A. Wing, Margaret A. Tolbert i Eleanor C. Browne, 23 września 2024 r., Listy z dziennika astrofizycznego.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad74da
