Co je to biosignature?
Biosignature je chemický nebo fyzický proces, který lze detekovat na dálku a ukazuje na přítomnost živých organismů v určité oblasti. Koncept je často používán v oblasti astrobiologie, což je odvětví biologie, které hledá život mimo pozemní, vzdušné a mořské prostředí Země. Hledání biomarkerů, které by naznačovaly minulou nebo současnou existenci života na planetě Mars, získalo stále větší pozornost v astrobiologii, protože tam byly vyslány mise USA Viking I a II, aby hledaly život v polovině 70. až začátkem 80. let a sondy do dalších oblastí Sluneční soustavy pokračovaly ve vyhledávání. Od roku 2011 se však pole začalo rozšiřovat, protože mimo sluneční soustavu Země bylo objeveno několik desítek extrasolárních planet. Malá menšina těchto planet je teoreticky považována za planetu podobnou velikosti a struktuře a mohou mít astrochemii biosignature, která naznačuje schopnost podporovat život.
Pochopení nezbytných podmínek pro planetární obývatelnost pomocí alespoň primitivních forem života, jako jsou bakterie, se vyvíjelo ve 20. a 21. století. Je tomu tak proto, že věda objevila biologickou signaturu organismů na Zemi v oblastech, jako jsou hlubinné podvodní sopečné otvory, které byly dříve považovány za zcela nehostinné pro všechny formy života. Otužilost takových organismů žít v podmínkách bez světla a kyslíku a při extrémních teplotách a tlaku naznačuje, že biologický podpis pro život v jiných světech může být širší, než se původně předpokládalo.
Přítomnost tekuté vody je stále považována za nezbytnou pro život existující mimo hranice Země. Zatímco kapalná voda byla kdysi považována za vzácnou v Sluneční soustavě existující pouze na Zemi samotné, tento pohled se v 21. století změnil. Jak Europa, tak Callisto, měsíce planety Jupiter, mohou vlastnit kapalné podmořské oceány, a Enceladus, měsíc Měsíce Saturn, je nyní znám, že má vodní sopky, které mohou podporovat také základní živé organismy. Americký Phoenix Mars Lander také našel důkazy o ledu založeném na vodě v oblasti vzdálené od polárních čepic na Marsu v roce 2008, což může znamenat biosignaturu pro bakteriální aktivitu, která kdysi existovala nebo stále jen stěží pod povrchem červené planety.
Detekce bioindikátoru pro vzdálené světy je pro současnou vědu od roku 2011 náročnější, protože nalezení samotných světů je výzvou. Zaměření výzkumu může začít tím, že se zúží rozsah hvězdných systémů na ty červených trpaslíků. Jsou to nejběžnější typy hvězd, které tvoří asi 75% všech hvězd v galaxii Mléčná dráha, a nejpravděpodobnější typ, který má planetární systémy, které mohou být obyvatelné kvůli jejich věku a přítomnosti v hlavní posloupnosti hvězd galaxie .
Trpasličí hvězdy třídy M jsou v průměru výrazně menší a chladnější než Slunce Země, takže planety, které je obíhají, by potřebovaly hustou atmosféru, aby zachytily více světla ze svých mateřských sluncí než Země. Pravděpodobnost naznačuje, že pokud existuje život mimo Zemi, byl by na planetách kolem červených trpaslíků nalezen častěji než jinde. Třídy hvězd, jako jsou F, G a K, které jsou teplejší a jasnější než Slunce, jsou také relativně vzácné ve srovnání s červenými trpaslíky, a proto se výzkum zaměřuje na zkoumání hvězdných oblastí třídy M pro planety s aktivitou biologického podpisu.
Určité plyny jednotlivě nebo společně by byly jasným biologickým podpisem pro přítomnost potenciálních forem života. Tyto plyny by také měly delší životnost v atmosférách na planetách obíhajících po červených trpaslících a snáze detekovatelné než na planetách obíhajících kolem teplejších hvězd. Tyto sloučeniny biosignature zahrnují methan - CH4, oxid dusný - N20, chlormethan - CH3C1 a ozon ve formě O 2 nebo O 3 .
Detekce organismů na Zemi žijících v prostředí síry v blízkosti sopečných průduchů také naznačila, že život může prospívat na anoxických planetách, které mají nízký nebo zcela bez kyslíku. Organické sloučeniny síry by proto byly také silným ukazatelem života, pokud by byly detekovány v mimozemských atmosférách, včetně methanthiolu - CH3 SH a disulfidu uhlíku - CS 2 . Přítomnost sloučenin na bázi síry by odrážela teorie biologického podpisu o ranném životě na Zemi, která existovala před rozšířením kyslíku, a byla dominantním životním stavem na Zemi po dobu nejméně 1 500 000 000 let.