Yakında James Webb Uzay Teleskobu’ndan kayalık, Dünya benzeri gezegenlerin atmosferleri hakkında daha fazla bilgiye sahip olabileceğimiz TRAPPIST-1 sistemi. Atmosferin yaşam belirtisi olabilecek nitröz oksit içermesi mümkündür. Kredi: NASA ve JPL/Caltech
Ötegezegen avcıları, olası bir biyolojik imza olan nitröz oksidi kontrol etmelidir.
California Üniversitesi, Riverside’daki (UCR) bilim adamlarına göre, astrobiyologların diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerde yaşam aramak için kullandıkları tipik kimyasallar listesinde bir şeyler eksik. Yani gülme gazı olarak da bilinen azot oksit (N2Ö).
Kimyasal biyo-imzalar olarak adlandırılan, bir gezegenin atmosferinde yaşamı gösterebilecek bileşikler, tipik olarak bugün Dünya atmosferinde bol miktarda bulunan gazları içerir.
Genel anestezi, sedasyon ve ağrı tedavisi için kullanılan aynı nitröz oksit gazı, uygulanabilir bir biyolojik imza gazı oluşturabilir.
“Biyo-imza olarak oksijen ve metana çok fazla düşünce konuldu. UCR’nin Yer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nden bir astrobiyolog olan Eddie Schwieterman, daha az araştırmacı nitröz oksidi ciddi olarak düşündü, ancak bunun bir hata olabileceğini düşünüyoruz” dedi.
Bu sonuç ve buna yol açan modelleme çalışması, dergide yayınlanan bir makalede detaylandırılmıştır. Astrofizik Dergisi 4 Ekim 2022’de.
Biyo-imza, geçmiş veya şimdiki yaşam için kanıt olarak kullanılabilecek herhangi bir özellik, element, molekül, madde veya özelliktir. Bir yaprak veya tüy gibi bir şey olabilir, ancak kayalarda saklanan fosiller, yaşamın oluşturduğu organik moleküller ve hatta bir atmosferin veya bir su kütlesinin kimyasındaki farklılıklar da olabilir. Kimyasal biyo-imzalar, yaşamın kayaların, su kütlelerinin ve hatta atmosferlerin kimyasında iz bırakabileceği çok çeşitli olası yolları içerir.
Bu sonuca varmak için Schwieterman, Dünya’ya benzer bir gezegendeki canlıların ne kadar azot oksit üretebileceğini hesaplayan bir bilim adamları ekibine liderlik etti. Bundan sonra, o gezegeni farklı türdeki yıldızlar etrafında simüle eden modeller inşa ettiler ve N’nin miktarlarını hesapladılar.2O gibi bir gözlemevi tarafından tespit edilebilir James Webb Uzay Teleskobu.
Schwieterman, “Kayalık gezegenlerin atmosferlerini gözlemlemek için en yakın ve en iyi sistem olan TRAPPIST-1 gibi bir yıldız sisteminde, CO2 veya metan ile karşılaştırılabilir seviyelerde potansiyel olarak azot oksit tespit edebilirsiniz.” Dedi.
Canlıların nitröz oksit üretmesinin birden çok yolu vardır. Örneğin, mikroorganizmalar sürekli olarak diğer azot bileşiklerini N’ye dönüştürüyorlar.2O, yararlı hücresel enerji sağlayabilen bir metabolik süreç.
“Yaşam, bazı mikroorganizmalar tarafından nitratlara dönüştürülen nitrojen atık ürünleri üretir. Bir balık tankında bu nitratlar birikiyor, bu yüzden suyu değiştirmeniz gerekiyor, “dedi Schwieterman.
“Ancak, okyanusta doğru koşullar altında, bazı bakteriler bu nitratları N’ye dönüştürebilir.2Ah,” dedi Schwieterman. “Gaz daha sonra atmosfere sızıyor.”
Nitröz oksit, yaşam kanıtı sağlayan Dünya atmosferinin bir bileşenidir. Bu görüntü, NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) tarafından yakalanan Ay’dan Dünya’nın bir görüntüsüdür. Kredi: NASA/Goddard/Arizona Eyalet Üniversitesi
Belirli koşullar altında, bir atmosferde nitröz oksit saptanabilir ve yine de yaşam belirtisi olmayabilir. Bu, Schwieterman’ın ekibi tarafından modellemelerinde açıklanmıştır. Örneğin, yıldırım tarafından az miktarda nitröz oksit oluşur. Ama yanında N2O, yıldırım aynı zamanda astrobiyologlara cansız hava koşullarının veya jeolojik süreçlerin N’yi yarattığına dair bir ipucu verecek olan nitrojen dioksit de yaratır.2Ö.
Nitröz oksidi bir biyolojik imza gazı olarak kabul eden diğer astrobiyologlar, genellikle bu kadar uzaktan tespit etmenin zor olacağı sonucuna varıyorlar. Schwieterman, bu sonucun N’ye dayandığını açıkladı.2Bugün Dünya atmosferindeki O konsantrasyonları. Yaşamla iç içe olan bu gezegende çok fazla olmadığından, bazı insanlar başka yerlerde de tespit etmenin zor olacağına inanıyor.
“Bu sonuç, Dünya tarihinde okyanus koşullarının N’nin çok daha fazla biyolojik salınımına izin verdiği dönemleri hesaba katmıyor.2O. Bu dönemlerdeki koşullar, bir ötegezegen bugün,” dedi Schwieterman.
James Webb Uzay Teleskobu, yakında TRAPPIST-1 sistemindeki gezegenlerin atmosferleri hakkında bilgi gönderebilir. Kredi bilgileri: Northrup Grumman
Schwieterman, K ve M cüceleri gibi yaygın yıldızların, N’yi parçalamada daha az etkili olan bir ışık tayfı ürettiğini de sözlerine ekledi.2O molekül güneşimizden daha fazla. Bu iki etkinin birleşimi, bu biyo-imza gazının yerleşik bir dünyada tahmin edilen miktarını büyük ölçüde artırabilir ve bu da tespit etmeyi çok daha kolay hale getirir.
Araştırmacılar ekibine göre, şimdi astrobiyologların azot oksit gibi alternatif biyolojik imza gazlarını düşünmelerinin zamanı geldi çünkü James Webb teleskopu yakında TRAPPIST-1 sistemindeki kayalık, Dünya benzeri gezegenlerin atmosferleri hakkında bilgi gönderiyor olabilir.
Schwieterman, “Bu fikri, eğer ararsak bu biyo-imza gazı bulmamızın imkansız olmadığını göstermek için ortaya koymak istedik” dedi.
Referans: “N’nin Makul Aralığını Değerlendirmek2O Biosignatures on Exo-Earths: An Integrated Biogeochemical, Photochemical, and Spectral Modeling Approach” Edward W. Schwieterman, Stephanie L. Olson, Daria Pidhorodetska, Christopher T. Reinhard, Ainsley Ganti, Thomas J. Fauchez, Sandra T. Bastelberger, Jaime S. Crouse, Andy Ridgwell ve Timothy W. Lyons, 4 Ekim 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac8cfb
Araştırma ekibi, UCR astrobiyologları Daria Pidhorodetska, Andy Ridgwell ve Timothy Lyons’un yanı sıra Purdue Üniversitesi, Georgia Teknoloji Enstitüsü, Amerikan Üniversitesi ve Amerikan Üniversitesi’nden bilim adamlarını içeriyordu. NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi.