Metan, diğer dünyalarda hayat bulmanın anahtarı mı?

Metan tespit etmek, astronomların dış gezegenlerin, hatta ekzomoların bildiğimiz gibi, hatta bilmediğimiz gibi hayata sahip olup olmadığını belirlemelerine nasıl yardımcı olur? Bu ne Son çalışma yayınlandı Astronomik dergi NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetilen bir araştırmacı ekibi olarak ele almayı umuyorlar, Barbie adı verilen bir yöntemin (ekzoartlarda uzaktan biyo -imza tanımlaması için Bayesian analizi) metanı (CH’yi tespit etmek için gelecekteki bir uzay görevinde nasıl kullanılabileceğini araştırdı.₄) optik (görünür) ve kızılöteye yakın (NIR) dalga boylarında toprak benzeri dış gezegenlerde.

Bu çalışma, Barbie 1 ve Barbie 2 olarak bilinen Barbie’yi kullanan geçmiş çalışmalara dayanmaktadır ve bilim adamlarının ve mühendislerin Dünya’nın ötesinde ve kozmos boyunca yaşam bulmak için yeni yöntemler geliştirmelerine yardımcı olma potansiyeline sahiptir.

Burada, Evren bugün doktora olan Natasha Latouf ile bu inanılmaz çalışmayı tartışıyor. George Mason Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde aday ve çalışmanın baş yazarı, çalışmanın arkasındaki motivasyon, önemli sonuçlar, potansiyel takip çalışmaları, Barbie için sonraki adımlar, Dünya benzeri dış gezegenlerde metanın tespit edilmesinin önemi ve Natasha, Dünya benzeri dış gezegenlerde hayat bulacağımızı düşünüyorsa. Bu nedenle, çalışmanın arkasındaki motivasyon neydi?

Latouf bugün Universe’yi anlatıyor: “Büyük miktarda parametre alanını hızlı bir şekilde araştırmak ve sonuçta ortaya çıkan gözlemsel değiş tokuşlar hakkında bilinçli kararlar almak için Barbie metodolojisini geliştirdik. Metan, özellikle tespit etmekle çok ilgilendiğimiz önemli bir bağlamsal biyosignatürdür. O gibi diğer biyosignatürler₂. “

Adından da anlaşılacağı gibi, Barbie Bayes çıkarımı olarak bilinen şeyi kullandı, bu da belirli bir veri girdisine dayalı olarak veri olasılık sonuçlarını belirlemek için kullanılan istatistiksel bir yöntemdir, yani olasılıklar ek veri girişine göre değişir.

Belirtildiği gibi, bu çalışma Barbie’yi içeren önceki çalışmaları birleştirir, optik dalga boylarında dış gezegenleri gözlemleme gibi parametreleri, yüzey basıncı, yüzey albedo, yerçekimi ile birlikte (H dahil olmak₂O), oksijen (o₂) ve ozon (o₃) bolluk.

Bununla birlikte, bu sonuçlar optik dalga boylarında sadece oksijen açısından zengin atmosferlerin gözlemlenebilir olduğunu, yazarlar parametrelerin çok sınırlı olduğunu belirtti. Barbie 3 olarak bilinen bu çalışma ile ekip NIR dalga boyları ve CH ekledi₄ daha arzu edilen sonuçlar için parametreleri genişletmek için parametrelere. Bu nedenle, bu çalışmanın en önemli sonuçları nelerdi?

“Bu çalışmanın en önemli sonucu, H arasındaki ilginç etkileşimdir.₂O ve ch₄ Yakın kızılötesi (NIR), “Latouf diyor.”₂O ve ch₄ NIR’de ağır bir şekilde örtüşüyor ve muhtemelen tespit edilebilirlikle ilgili bazı sorunlara neden olacaktı, fark etmediğimiz şey, bu etkinin ne kadar önemli olduğuydu.

“Aslında bunu yeterince yüksek ch’de buluyoruz₄H’yi güçlü bir şekilde tespit etmek için gereken sinyal-gürültü oranı (SNR)₂O ateş eder ve aynı şekilde tam tersi. Esasen, bir gezegenin H olmadığını iddia etmeden önce dikkatli olmalıyız.₂O veya ch₄çünkü her ikisi de mevcutsa, bir tane eksik olabiliriz! CO eklersek, fantastik-bac sonrası Celeste Hagee’nin önderliğindeki takip çalışmaları var, NIR’de biyo-imzaların saptanabilirliğinin nasıl değiştiğini inceliyor₂ karışıma! “

Bu çalışma, önceki Barbie çalışmalarının oluşturulmasının yanı sıra, Ulusal Bilimler, Mühendislik ve Tıp (NASEM) Astronomi ve Astrofizik 2020’de Oneden Anket Araştırması tarafından önerilen planlanan NASA yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi (HWO) misyonuna katkıda bulunmaya odaklanmaktadır ve Şu anda 2040’larda bir süre lansman yapmayı planladı.

HWO’nun amacı, NASA’nın Kepler ve NASA’nın TESS (DEVAM Exoplanet anket uydusunu geçiş) gibi sırasıyla geçmiş ve mevcut dış gezegen avı görevlerini kontrast oluşturan 25 potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegeni analiz etmek olacaktır. .

HWO, biyosignatür, özellikle oksijen ve metan için ilgili atmosferlerini analiz etmek için dış gezegenleri ve spektroskopi cihazlarını bulmak için doğrudan görüntüleme yönteminin bir kombinasyonunu kullanacaktır.

Potansiyel yaşanabilir dış gezegenleri tanımlamanın ve analiz etmenin yanı sıra, diğer bilim hedefleri galaksi büyümesi, büyük patlamadan şimdiye kadar element evrimi ve güneş sistemimiz ve evrendeki yerini içerir. Bu nedenle, Barbie’nin HWO gibi gelecekteki bir dış gezegen görüntüleme misyonunda gerçeklik olması için bir sonraki adımların ne gibi atılması gerekiyor?

Latouf, “Barbie’nin yararlı olmasının nedeni, birçok parametre alanı hakkında çok hızlı bir şekilde çok hızlı bir şekilde bilgi vermesidir – yani bu verileri gelecekteki teleskoplar oluşturmak için kullanabiliriz.”

“Örneğin, optik rejimdeki biyosignatürleri güçlü bir şekilde tespit etmek için% 20 veya% 40 koronagrafa ihtiyacımız olup olmadığını anlamaya çalışıyorsak,% 20 ve% 40’ının biyosignatürlerin tespitini nasıl etkilediğine bakabiliriz. Oradan% 40’lık bir bilim yararının artan maliyete değer olup olmadığına karar verin. “

Bilim adamları, metanın dış gezegenlerde yaşamın temel bir göstergesi olabileceğini ilk kez değil, 2022 Çalışma yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri atmosferik metanın nasıl bir dış gezegen biyosignatürü olarak kabul edilmesi ve NASA’nın James Webb Uzay Teleskopu (JWST) gibi uzay teleskopları tarafından hedeflenmesi gerektiğini tartıştı.

Kendi güneş sistemimizde metan, Satürn’ün en büyük ayı Titan’ın önemli bir bileşenidir ve araştırmacılar kabuğunun metan içerebileceğini varsayıyor. Ek olarak, Mars, bilim adamlarını kökeni konusunda şaşkın tutan metan gazlarında mevsimsel değişiklikler yaşıyor. Bu nedenle, metanın toprak benzeri dış gezegenlerde tanımlanmasının önemi nedir?

Latouf diyor ki, “Ch₄ bağlamsal bir biyo -tasarımdır – eğer yeterli miktarda ch bulursak₄ ve o₂ Birlikte bir atmosferde, atmosferin dengesizlik içinde olduğu anlamına gelir. Bu, bu CH seviyelerini üreten bir şey olması gerektiği anlamına gelir₄ ve o₂ve her birinin bolluğuna bağlı olarak, işaretler bu üretimin arkasındaki bir yaşam türüne işaret ederdi. “

Bu çalışma, teyit edilen dış gezegenlerin sayısı şu anda toplam 5.832, 212’si karasal (kayalık) dış gezegenler veya toprak büyüklüğünde veya daha küçük dış gezegenler olarak adlandırılıyor. Karasal dış gezegenlerin birincil örneği, Dünya’dan 40 ışık yılının biraz üzerinde ikamet eden Trappist-1 sistemini içerir ve şu anda, yıldızının yaşanabilir bölgesinde en az üç yörüngeye sahip yedi toprak büyüklüğünde dış gezegenlere ev sahipliği yapması varsayılmıştır, bu da doğru mesafe Dünya gibi yüzey sıvı suyu destekleyen yıldız.

Dünyaya bilinen en yakın karasal dış gezegen, yörüngesine rağmen, sadece 11.2 gün olmasına rağmen, yeryüzünden 4,24 ışık yılı ve yörüngelerden 4,24 ışık yılı olan Proxima Centauri B’dir. Bununla birlikte, bu aynı zamanda proxima centauri B’nin ultraviyole radyasyon ile patladığı anlamına gelir, yani yüzeyinin bildiğimiz gibi yaşam için uygun olmayabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, Latouf Dünya benzeri dış gezegenlerde hayat bulacağımıza ve hangi Dünya benzeri dış gezegenlerin onun için özellikle ilginç olduğunu düşünüyor mu?

Latouf, “Bence olacağımızı düşünüyorum” diyor. “Bu benim hayatımda olacak mı? Emin olmadığım için-ama sonunda hayat bulacağımıza inanıyorum! Bu gezegende bu harika hediyemiz var, tüm doğru koşullarla.

Şimdilik, Barbie çizim tahtasında kalıyor, ancak bilim topluluğunun yaşamın dünyanın ötesinde ve kozmos boyunca var olup olmadığını cevaplamak amacıyla önceki tasarımları geliştirme konusunda yorulmak bilmeyen taahhüdünü gösteriyor.

İleride, yazarlar gelecekteki çalışmaların, Optik ve NIR’ye ek olarak HWO’nun Ultraviyole gibi tüm dalga boyu aralığında tüm molekülleri tespit etmek de dahil olmak üzere Barbie’nin yeteneklerini artırmaya devam edeceğini belirtiyor. Ayrıca, dış gezegen analizini hem ortaya çıkarmak hem de geliştirmek için bir yıldızdan ışığı engelleyen koronagraf dedektörlerinin, bir dış gezegenin atmosferindeki molekülleri tanımlamak için uygun olup olmadığını test etmeyi planlıyorlar.

Latouf bugün Universe, “Tamamlanmış bir makaleyi görmenin ve kendinize, özellikle de erken bir kariyer olarak düşünmenin çok kolay olduğunu vurgulamak istiyorum, ‘Bunu asla yapamam.’ Barbie bir ekip tarafından yaratılan bir projeydi – özel markamı üzerine koydum ve işi yaptım, ancak proje açık işbirliği ve iletişimden doğdu. Yaklaşık 3,5 yıl ve birçok, birçok aksilik.

“Bu iş zor, kolay değil ve kimse bunu kolay bulamıyor. Söylemek için tüm bunlar – eğer bir şey üzerinde çalışıyorsanız ve başkalarına bakıp yapamayacağını düşünerek, sadece bilir: onlar ‘ Yeniden öğrenmek ve büyüyor ve bilim asla göründüğü kadar kolay değildir. “