Τέσσερις τρόποι για να εντοπίσετε υποδείξεις εξωγήινης ζωής χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb
Η μελέτη των εξωπλανητών, κόσμων που περιφέρονται γύρω από αστέρια εκτός από τον ήλιο μας, μετασχηματίζεται αυτή τη στιγμή από το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Σύντομα θα αποκτήσουμε την πρώτη μας εικόνα για τις συνθήκες σε βραχώδεις, πιθανώς γήινους κόσμους πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Ένας από αυτούς τους μακρινούς κόσμους μπορεί να φιλοξενεί ζωή. Θα μπορούσαμε όμως να το εντοπίσουμε;
Ίσως είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε σημάδια ζωής στη σύνθεση της ατμόσφαιρας του πλανήτη. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία μετάδοσης – η οποία διαιρεί το φως με το μήκος κύματός του – για να αναζητήσουμε ίχνη διαφορετικών αερίων στο αστρικό φως καθώς διέρχεται από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη.
Ορισμένα αέρια που απορροφούν το φως των αστεριών μπορεί να υποδηλώνουν την παρουσία ζωής στον πλανήτη. Αυτές τις ονομάζουμε βιουπογραφές.
1. Οξυγόνο και όζον
Το οξυγόνο είναι ίσως η πιο προφανής βιουπογραφή. Τα φυτά το φτιάχνουν, το αναπνέουμε και το αρχείο βράχου δείχνει ότι τα επίπεδα στην ατμόσφαιρα της Γης άλλαξαν δραματικά καθώς εξελισσόταν η ζωή. Το οξυγόνο που αναπνέουμε είναι O2 , δύο άτομα οξυγόνου κολλημένα μεταξύ τους. Αλλά μια άλλη διαμόρφωση οξυγόνου, O3 ή όζον, θα μπορούσε επίσης να παρατηρηθεί με το JWST.
Λοιπόν, εάν ανιχνεύαμε ένα ή και τα δύο από αυτά τα αέρια, θα είχε ολοκληρωθεί η δουλειά; Δυστυχώς δεν. Ένα άλλο σενάριο που θα μπορούσε να παράγει μεγάλες ποσότητες ατμοσφαιρικού οξυγόνου είναι ένας πλανήτης που υφίσταται ένα «φαινόμενο θερμοκηπίου δραπέτης». Μόλις ένας πλανήτης είναι αρκετά ζεστός ώστε να εξατμιστεί ο ωκεανός του, οι υδρατμοί που προκύπτουν στην ατμόσφαιρα συμβάλλουν σε ένα φαινόμενο του θερμοκηπίου - υπερθερμαίνοντας τον πλανήτη σε επίπεδα που δεν είναι συμβατά με τη ζωή - σε έναν βρόχο ανάδρασης.
Τελικά, ο πλανήτης γίνεται αρκετά ζεστός ώστε τα μόρια του νερού να διασπαστούν σε υδρογόνο και οξυγόνο. Τα μόρια του υδρογόνου είναι ελαφριά και μπορούν να κινηθούν αρκετά γρήγορα ώστε να ξεφύγουν εύκολα από τη βαρύτητα του πλανήτη, ενώ το πιο αργό οξυγόνο τείνει να κολλάει, έτοιμο να ανιχνευθεί και να ξεγελάσει ανυποψίαστους αστρονόμους.
2. Φωσφίνη και αμμωνία
Η τρέχουσα εστίαση της αναζήτησης ζωής μπορεί να είναι κυρίως σε εξωπλανήτες, αλλά υπήρξαν επίσης πρόσφατες εξελίξεις πιο κοντά στο σπίτι. Η φωσφίνη – ένα αέριο που εμφανίζεται φυσικά σε ατμόσφαιρες που κυριαρχούν το υδρογόνο, όπως αυτές των αέριων γιγάντων του Δία και του Κρόνου – εντοπίστηκε πρόσφατα στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Είναι ενδιαφέρον ότι η φωσφίνη θεωρείται πιθανή βιουπογραφή.
Στη Γη, η φωσφίνη παράγεται από μικροοργανισμούς, για παράδειγμα στην εντερική οδό των ζώων. Εάν δεν υπάρχει ζωή, δεν θα περιμέναμε να εμφανιστεί φωσφίνη σε μεγάλες ποσότητες σε ατμόσφαιρες που μοιάζουν με την Αφροδίτη, στις οποίες κυριαρχεί το διοξείδιο του άνθρακα. Τούτου λεχθέντος, δεν μπορούμε ακόμη να αποκλείσουμε άλλες πηγές φωσφίνης στην Αφροδίτη.
Η δύσοσμη αμμωνία είναι ένα άλλο δυνητικό αέριο βιολογικής υπογραφής, που παράγεται επίσης από ζώα στη Γη. Όπως και η φωσφίνη, είναι διαδεδομένη σε αέριους γίγαντες πλανήτες, αλλά δεν αναμένεται να εμφανιστεί σε βραχώδεις κόσμους απουσία ζωής.
Ωστόσο, η ανίχνευση φωσφίνης ή αμμωνίας στην ατμόσφαιρα ενός μακρινού εξωπλανήτη είναι πιθανό να είναι δύσκολη. Και οι δύο φτάνουν σε μικροσκοπικές συγκεντρώσεις μόνο μερικών μερών ανά δισεκατομμύριο στη Γη. Έτσι, εκτός κι αν οι πιθανοί εξωγήινοι μας είναι πολύ πιο βρωμισμένοι από τα ζώα της Γης, πιθανότατα δεν θα τους εντοπίσουμε σύντομα.
3. Μεθάνιο συν διοξείδιο του άνθρακα
Τα μεμονωμένα αέρια που είναι σαφείς βιουπογραφές είναι ελάχιστα, οπότε ίσως είναι καλύτερα να αναζητήσουμε έναν νικηφόρο συνδυασμό αν θέλουμε να ανιχνεύσουμε ζωή. Μεγάλες ποσότητες μεθανίου, που παράγονται από ζώα που κλίνουν στη Γη, συν διοξείδιο του άνθρακα θα ήταν μια καλή ένδειξη ότι κάτι συμβαίνει.
Εάν υπάρχει αρκετό διαθέσιμο οξυγόνο, τότε ο άνθρακας προτιμά πολύ να κρέμεται με οξυγόνο ως διοξείδιο του άνθρακα (CO2 , ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα οξυγόνου), αντί να σχηματίζουν μεθάνιο (CH4 , ένα άτομο άνθρακα και τέσσερα άτομα υδρογόνου). Σε ένα περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνο, οποιοσδήποτε άνθρακας βρίσκεται σε ένα μόριο μεθανίου χάνει γρήγορα τους φίλους του υδρογόνου προς όφελος ενός δυο εφεδρικού οξυγόνου.
Επομένως, το να βλέπουμε πολύ μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα να συνυπάρχουν θα υποδηλώνει ότι κάτι –ίσως βακτήρια– παράγει συνεχώς μεθάνιο.
4. Χημικές ανισορροπίες
Μπορούμε να εφαρμόσουμε το παραπάνω επιχείρημα σε οποιονδήποτε συνδυασμό αερίων που δεν θα έπρεπε ευτυχώς να συνυπάρχει. Η ζωή διαταράσσει τη χημική ισορροπία (ισορροπία) του περιβάλλοντός της επειδή χρησιμοποιεί χημικές αντιδράσεις για την παραγωγή ενέργειας.
Στη Γη, το οξυγόνο μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα, αλλά σε διαφορετικό τύπο ατμόσφαιρας, με διαφορετικές χημικές ουσίες διαθέσιμες, η ζωή θα χρησιμοποιούσε άλλες διαδικασίες για να επιτύχει τον ίδιο στόχο. Τα βακτήρια που παράγουν μεθάνιο και ζουν γύρω από υδροθερμικές οπές βαθιά στους ωκεανούς της Γης, για παράδειγμα, συλλέγουν χημική ενέργεια από ορυκτά και χημικές ενώσεις. Η αναζήτηση ανισορροπιών μας επιτρέπει να είμαστε ανοιχτόμυαλοι για το πώς μπορεί να μοιάζει η ζωή αλλού.
Τι θα συμβεί αν εντοπίσουμε σήματα εξωγήινης ζωής;
Το JWST ξεπερνά ήδη τις προσδοκίες μας για παρατηρήσεις ατμόσφαιρας εξωπλανητών. Όσο ισχυροί κι αν είναι, όμως, οι βραχώδεις πλανήτες με ήπιες θερμοκρασίες και ατμόσφαιρες που κυριαρχούνται από άζωτο ή διοξείδιο του άνθρακα θα εξακολουθούν να είναι δύσκολο να μελετηθούν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία μετάδοσης. Τα σήματα που περιμένουμε από αυτούς τους πλανήτες είναι πολύ πιο αδύναμα από εκείνα που έχουμε παρατηρήσει με επιτυχία σε γιγάντιες ατμόσφαιρες καυτών αερίων.
Αν είμαστε αρκετά τυχεροί να παρατηρήσουμε αέρια που απορροφούν το φως των αστεριών στην ατμόσφαιρα ενός βραχώδους εξωπλανήτη – του TRAPPIST-1e, για παράδειγμα – πρέπει ακόμα να μετρήσουμε πόσα από αυτά τα αέρια υπάρχουν για να βγάλουμε ουσιαστικά συμπεράσματα. Αυτό δεν είναι απλό, καθώς τα σήματα μπορεί να επικαλύπτονται και πρέπει να ξεμπερδέψετε προσεκτικά.
Ακόμα κι αν εντοπίσουμε και μετρήσουμε με ακρίβεια ένα από τα πιθανά αέρια βιουπογραφής μας, δεν νομίζω ότι θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι έχουμε εντοπίσει εξωγήινη ζωή. Το JWST μόλις ανοίγει ένα νέο, πλούσιο εργαστήριο πλανητικών ατμοσφαιρών και καθώς εξερευνούμε αναμφίβολα θα διαπιστώσουμε ότι πολλές από τις προηγούμενες υποθέσεις μας αποδεικνύονται εσφαλμένες.
Το να βγάλουμε βιαστικά συμπεράσματα για τους εξωγήινους κάθε φορά που βρίσκουμε κάτι ασυνήθιστο θα ήταν πρόωρο. Μια ανίχνευση βιουπογραφής JWST θα ήταν μια ενδιαφέρουσα υπόδειξη, με την υπόσχεση πολλών ακόμη εργασιών. Ως αστρονόμος, αυτό είναι αρκετά συναρπαστικό για μένα. 
Joanna Barstow , Ernest Rutherford Fellow, The Open University
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
