Πλανήτες με οξυγόνο… αλλά χωρίς ζωή – Τι ανακάλυψαν οι επιστήμονες

Το οξυγόνο θεωρείται μέχρι σήμερα το πιο καθοριστικό αέριο στην αναζήτηση ζωής στο σύμπαν. Στη Γη υπάρχει σε αφθονία, καθώς παράγεται μέσω βιολογικών διεργασιών. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει απαραίτητα και σε άλλους πλανήτες. Έτσι, ακόμη και αν εντοπιστεί έντονο σήμα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη, αυτό δεν σημαίνει κατ’ ανάγκη ότι εκεί υπάρχει ζωή.

Μια νέα μελέτη, διαθέσιμη ως προδημοσίευση στο arXiv, από τη Margaret Turcotte Seavey και ομάδα ερευνητών από το NASA Goddard Space Flight Center και το Johns Hopkins University, δίνει νέο πλαίσιο σε αυτή τη συζήτηση. Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι ακόμη και μικρές ποσότητες υδρατμών μπορούν να αλλάξουν ριζικά την εικόνα ενός άγονου βράχου, κάνοντάς τον να μοιάζει με έναν ζωντανό, εύφορο κόσμο.

Προηγούμενες έρευνες για το οξυγόνο στους εξωπλανήτες

Η έμπνευση για τη νέα εργασία προήλθε από μια καθοριστική μελέτη του 2015 από τον Peter Gao και τους συνεργάτες του, που δημοσιεύτηκε στο Astrophysical Journal. Εκείνοι είχαν δείξει ότι αποξηραμένοι πλανήτες γύρω από άστρα τύπου M μπορούν να εμφανίζουν εξαιρετικά υψηλά ποσοστά οξυγόνου στην ατμόσφαιρά τους, συγκρίσιμα με της Γης, χωρίς όμως να υπάρχει καμία βιολογική δραστηριότητα.

Η διαπίστωση αυτή είναι κρίσιμη για τους αστροβιολόγους. Τα άστρα τύπου M είναι τα πιο συχνά στον γαλαξία και γύρω τους εντοπίζονται συχνά εξωπλανήτες. Πολλοί από αυτούς διαθέτουν ατμόσφαιρες πλούσιες σε διοξείδιο του άνθρακα, βασικό στοιχείο στην αλυσίδα παραγωγής οξυγόνου.

Η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας

Σύμφωνα με τη μελέτη του 2015, η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία του άστρου μπορεί να διασπάσει τα μόρια διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο, μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτοδιάσπαση. Το αποτέλεσμα είναι μια ατμόσφαιρα που φαίνεται «βιολογική», αλλά στην πραγματικότητα είναι εντελώς αβιοτική.

Η νέα μελέτη και ο ρόλος του νερού

Η ομάδα της Seavey θέλησε να εξετάσει τι συμβαίνει όταν προστίθενται διαφορετικά επίπεδα υδρατμών στο ίδιο μοντέλο. Χρησιμοποιώντας το πολύπλοκο φωτοχημικό-κλιματικό μοντέλο Atmos, προσομοίωσαν έναν βραχώδη πλανήτη μεγέθους Άρη, με ατμόσφαιρα 1 bar CO2, σε τροχιά γύρω από άστρο τύπου M, μεταβάλλοντας την ποσότητα των υδρατμών.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέγιστη συγκέντρωση οξυγόνου έφτανε μόλις το 2,7% – περίπου το 10% των επιπέδων που είχε καταγραφεί στη μελέτη του 2015 και παρατηρείται στη Γη. Η μείωση αυτή εξηγείται χημικά: η ίδια υπεριώδης ακτινοβολία που διασπά το CO2, διασπά και το νερό, δημιουργώντας υδρογόνο και ρίζες υδροξυλίου (OH). Οι ρίζες αυτές αντιδρούν με το οξυγόνο και το μονοξείδιο του άνθρακα, ανασχηματίζοντας CO2 και μειώνοντας έτσι το ελεύθερο οξυγόνο.

Το «αποτύπωμα» της ζωής

Η διαδικασία αυτή εμποδίζει τη συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Συνεπώς, η ταυτόχρονη παρουσία υψηλών ποσοτήτων οξυγόνου και υδρατμών μπορεί να αποτελεί ισχυρή ένδειξη βιολογικής δραστηριότητας. Η ίδια η Γη αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της ισορροπίας.

Η σημασία για τις μελλοντικές αποστολές

Καθώς αποστολές όπως το Habitable Worlds Observatory και τα τηλεσκόπια LIFE προχωρούν, οι θεωρητικές εργασίες αυτού του είδους αποκτούν ολοένα μεγαλύτερη αξία. Η κατανόηση της συνολικής σύστασης της ατμόσφαιρας ενός εξωπλανήτη –και ειδικά η παρουσία τόσο υδρατμών όσο και οξυγόνου– θα βοηθήσει τους επιστήμονες να ξεχωρίσουν έναν ψευδή θετικό από έναν πραγματικά κατοικήσιμο κόσμο.

Έρευνες όπως αυτή φέρνουν την επιστήμη ένα βήμα πιο κοντά στο να διασφαλίσει ότι, όταν εντοπιστεί τελικά ζωή πέρα από τη Γη, θα μπορούμε να είμαστε βέβαιοι πως πρόκειται για την αυθεντική μορφή της.