W ciągu zeszłego dziesięciolecia odkryliśmy tysiące planet poza Układem Słonecznym, przy okazji dowiadując się, że skaliste światy o umiarkowanej temperaturze są powszechne w naszej galaktyce. Rozsądnym następnym krokiem jest zadanie kluczowych pytań. Czy na niektórych z tych planet może istnieć życie? Jeśli tak, czy będziemy w stanie rozpoznać te planety?

Grupa cenionych badaczy z dziedzin astronomii, biologii i geologii zgromadziła się w ramach Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), organizowanym pod auspicjami NASA, by usystematyzować dostępną wiedzę na temat poszukiwania życia na odległych planetach oraz by zgromadzić materiały, które posłużą do rozwinięcia wspomnianych nauk.

„Przechodzimy od snucia rozważań na temat życia pozaziemskiego do przygotowania poważnego aparatu naukowego, który w końcu może odpowiedzieć na to podstawowe pytanie: Czy jesteśmy sami?”, mówi Martin Still, naukowiec zajmujący się egzoplanetami w NASA.

W zestawie pięciu publikacji w czasopiśmie Astrobiology, naukowcy NExSS ułożyli systematykę najbardziej obiecujących oznak życia, zwanych biosygnałami. Badacze rozważali, jak interpretować obecność biosygnałów, gdybyśmy odkryli je na odległych planetach. Podstawowym problemem jest upewnienie się, że aparat naukowy jest wystarczająco dokładny, by odróżnić żywy świat od takiego, który tylko wydaje się żywym na pierwszy rzut oka.

Dzięki pracy w ramach NExSS naukowcy mają nadzieję zidentyfikować przyrządy potrzebne, by odkryć potencjalne życie. Taka informacja może być kluczowa dla przyszłych flagowych misji NASA. Atmosferyczne oznaki szansy na możliwość zaistnienia życia na kilku planetach mogą być zaobserwowane przed 2030, lecz dokładne określenie, czy planety rzeczywiście nadają się do życia i czy życie na nich się rozwinęło, będzie wymagało dokładniejszych badań.

NASA/Aaron Gronstal

Niektóre planety mogą tylko wydawać się żywe dzięki procesom abiotycznym, których produkty są wspólne z tymi, które wytwarza życie. Naukowcy muszą zbierać dane z wielu źródeł, aby uzyskać procentowe przekonanie co do obecności życia na danej planecie.

Jako że nie zanosi się na to, że uda nam się odwiedzić planetę pozasłoneczną w najbliższym czasie w celu pobrania próbek, promieniowanie rejestrowane dzięki teleskopom będzie całością danych, których będziemy mogli użyć w poszukiwaniu życia poza granicami Układu Słonecznego. Dzięki teleskopom możemy badać światło odbite od odległych światów, co pozwoli nam poznać skład chemiczny ich atmosfer oraz potencjalne okresowe wahania tego składu. Możemy również zaobserwować kolory, które łączymy z życiem, przykładowo zielony.

Takie biosygnały Ziemia wysyła w przestrzeń, lecz musimy pamiętać, że badane planety mogą znacznie się różnić od naszej planety. Dla przykładu wiele z tych planet może orbitować wokół chłodniejszych gwiazd emitujących zwłaszcza promieniowanie podczerwone, inaczej niż Słońce, które intensywnie emituje w zakresie światła widzialnego.

„Jak właściwie wygląda żyjąca planeta?”, pyta Mary Parenteau, astronom i mikrobiolog w NASA Ames Research Center w Dolinie Krzemowej i współautor publikacji. „Musimy uznać, że życie w galaktyce mogło pojawić się w różnych warunkach, biorąc pod uwagę różnorodność planet w galaktyce – być może powinniśmy brać pod uwagę fioletowe życie, w miejscu ziemskiego zielonego. Właśnie dlatego bierzemy pod uwagę szeroki zakres biosygnałów”.

Naukowcy uznają, że tlen – gaz produkowany przez organizmy przeprowadzające fotosyntezę na Ziemi – nadal jest najbardziej obiecującym biosygnałem. Mimo to nie jest on niezawodny. Istnieją procesy abiotyczne [niepowiązane z życiem], które generują tlen. Z drugiej strony, mogą istnieć planety bez znaczących poziomów tlenu w atmosferze, ale posiadające życie – tak było na Ziemi przed kumulacją tlenu w atmosferze.

NASA

Wizja artystyczna życia na odległej planecie.

„Na wczesnej Ziemi nie bylibyśmy w stanie zaobserwować tlenu pomimo dużego zagęszczenia życia. Tlen pokazuje, że zaobserwowanie lub niepowodzenie w obserwacji pojedynczego biosygnału nie jest wystarczającym dowodem za- lub przeciwko istnieniu życia – kontekst ma znaczenie”, mówi Victoria Meadows, astronom na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle i pierwszy autor jednej z publikacji.

Zamiast mierzyć jedną wartość, badacze NExSS dowodzą, że powinniśmy patrzeć na kompleks cech. Planeta musi okazać się zdolna do podtrzymania życia ze względu na cechy własne, jak i gwiazdy centralnej.

Naukowcy należący do NExSS mają nadzieję na stworzenie systemu, dzięki któremu możliwa będzie kwantyfikacja prawdopodobieństwa na zaistnienie życia na danej planecie na podstawie wszystkich dostępnych danych. Dzięki obserwacji wielu planet naukowcy mogą ostrożnie zacząć grupować światy w kategorie żyjących i nieżyjących, w oparciu o powszechne oznaki życia.

„Nie będziemy mieli krótkiej odpowiedzi na pytanie, czy życie istnieje poza Ziemią. Będziemy za to mieli znaczną szansę, że planeta przejawia oznaki życia z powodów, które mogą być wyjaśnione tylko przez obecność życia”, mówi Shawn Domagal-Goldman, astrobiolog z NASA Goddard Space Center i współautor.