ในความพยายามของพวกเขาเพื่อค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเรานักวิทยาศาสตร์ถูกบังคับให้ใช้สิ่งที่เรียกว่า“ ผลไม้แขวนต่ำ” โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ลงมาเพื่อพิจารณาว่าดาวเคราะห์สามารถ“ อาศัยอยู่ได้หรือไม่” ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาจะอบอุ่นพอที่จะมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวและบรรยากาศที่หนาแน่นซึ่งมีออกซิเจนเพียงพอหรือไม่
นี่เป็นผลมาจากความจริงที่ว่าวิธีการที่มีอยู่สำหรับการตรวจสอบดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลออกไปส่วนใหญ่เป็นทางอ้อมและโลกนั้นเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่เรารู้ว่าสามารถช่วยชีวิตได้ แต่ถ้าดาวเคราะห์ที่มีออกซิเจนมากมายไม่รับประกันว่าจะสร้างชีวิต จากการศึกษาใหม่โดยทีมงานจาก Johns Hopkins University สิ่งนี้อาจเป็นไปได้
ผลการวิจัยถูกตีพิมพ์ในงานวิจัยเรื่อง“ เคมีเฟสก๊าซของบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ: Insight จากห้องปฏิบัติการจำลอง” ซึ่งเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารวิทยาศาสตร์ ACS Earth and Space เคมี. เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมได้จำลองบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการเพื่อแสดงให้เห็นว่าออกซิเจนไม่จำเป็นต้องเป็นสัญญาณของชีวิต
บนโลกก๊าซออกซิเจนประกอบด้วยชั้นบรรยากาศประมาณ 21% และเกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งทำให้เกิดเหตุการณ์ออกซิเจนครั้งยิ่งใหญ่ (ประมาณ 2.45 พันล้านปีก่อน) เหตุการณ์นี้เปลี่ยนองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกอย่างรุนแรงโดยเริ่มจากก๊าซไนโตรเจนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเฉื่อยมาเป็นส่วนผสมของไนโตรเจนและออกซิเจนที่เรารู้จักในปัจจุบัน
เนื่องจากความสำคัญต่อการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตที่สลับซับซ้อนบนโลกก๊าซออกซิเจนจึงถือเป็นชีวประวัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งเมื่อมองหาสิ่งบ่งชี้ของสิ่งมีชีวิตนอกโลก ท้ายที่สุดแล้วก๊าซออกซิเจนเป็นผลมาจากสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง (เช่นแบคทีเรียและพืช) และถูกใช้โดยสัตว์ที่ซับซ้อนเช่นแมลงและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
แต่เมื่อมันลงมามีจำนวนมากที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่าแหล่งพลังงานที่แตกต่างกันจะเริ่มต้นปฏิกิริยาเคมีอย่างไรและปฏิกิริยาเหล่านั้นสามารถสร้างชีวประวัติเช่นออกซิเจนได้อย่างไร ในขณะที่นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองทางโฟโตเคมีเคมีบนคอมพิวเตอร์เพื่อคาดการณ์ว่าบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบอาจจะสร้างได้ แต่การจำลองสถานการณ์จริงในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการยังไม่เพียงพอ
ทีมวิจัยทำการจำลองสถานการณ์โดยใช้ห้อง Planetary HAZE (PHAZER) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษในห้องทดลองของ Sarah Hörstผู้ช่วยศาสตราจารย์ของโลกและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ JHU และหนึ่งในนักเขียนหลักบนกระดาษ นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการสร้างส่วนผสมของก๊าซเก้าชนิดเพื่อจำลองบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ
สารผสมเหล่านี้สอดคล้องกับการคาดการณ์เกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบสองชนิดที่พบมากที่สุดในกาแลคซีของเรา - ซุปเปอร์เอิร์ ธ และมินิเนปจูน สอดคล้องกับการคาดการณ์เหล่านี้แต่ละส่วนผสมประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์น้ำแอมโมเนียและมีเธนแล้วถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิตั้งแต่ 27 ถึง 370 ° C (80 ถึง 700 ° F)
จากนั้นทีมจะฉีดสารผสมแต่ละชนิดเข้าไปในห้อง PHAZER และสัมผัสกับพลังงานหนึ่งในสองรูปแบบที่รู้จักกันเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีในชั้นบรรยากาศ - พลาสมาจากแสงสลับและรังสีอัลตราไวโอเลต ในขณะที่กิจกรรมไฟฟ้าจำลองในอดีตเช่นฟ้าผ่าหรืออนุภาคพลังแสง UV แสงจำลองจากดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของปฏิกิริยาเคมีในระบบสุริยะ
หลังจากดำเนินการทดลองอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาสามวันซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาที่ก๊าซจะสัมผัสกับแหล่งพลังงานในอวกาศนักวิจัยวัดและระบุโมเลกุลที่เกิดขึ้นด้วยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์จำนวนมาก สิ่งที่พวกเขาพบคือในหลาย ๆ สถานการณ์ออกซิเจนและโมเลกุลของสารอินทรีย์ถูกสร้างขึ้น ซึ่งรวมถึงฟอร์มัลดีไฮด์และไฮโดรเจนไซยาไนด์ซึ่งสามารถนำไปสู่การผลิตกรดอะมิโนและน้ำตาล
กล่าวโดยสรุปทีมสามารถแสดงให้เห็นว่าก๊าซออกซิเจนและวัตถุดิบที่เกิดขึ้นสามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาทางเคมีอย่างง่าย ดังที่ชาวเขาผู้เขียนหลักในการศึกษาอธิบาย:
“ ผู้คนเคยแนะนำว่าออกซิเจนและสารอินทรีย์ที่อยู่ด้วยกันบ่งบอกถึงชีวิต แต่เราสร้างมันขึ้นมาในหลายสถานการณ์ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าแม้การปรากฏตัวของชีวประวัติที่ยอมรับกันโดยทั่วไปก็อาจเป็นผลดีต่อชีวิตได้”
การศึกษาครั้งนี้อาจมีนัยสำคัญเมื่อค้นหาชีวิตนอกเหนือจากระบบสุริยะของเรา ในอนาคตกล้องรุ่นต่อไปจะทำให้เราสามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบได้โดยตรงและรับสเปกตรัมจากบรรยากาศของพวกมัน เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้นการมีอยู่ของออกซิเจนอาจจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาใหม่ว่าเป็นสัญญาณที่บ่งบอกถึงความเป็นอยู่ โชคดีที่ยังมีชีวประวัติที่มีศักยภาพมากมายที่จะมองหา!
