Hvad er en biosignatur?
En biosignatur er en kemisk eller fysisk proces, der kan påvises på afstand og indikerer tilstedeværelsen af levende organismer i en bestemt region. Konceptet bruges ofte inden for astrobiologi, som er en gren af biologi, der søger efter liv uden for jordens, luftens og havets miljøer på Jorden. Søgningen efter en biomarkør for at indikere fortiden eller den nuværende eksistens af liv på planeten Mars har fået et stigende fokus inden for astrobiologi, siden de amerikanske Viking I og II-missioner blev sendt dit for at se efter livet i midten af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne og sonder til andre regioner i solsystemet har fortsat søgningen. Feltet er begyndt at udvide fra og med 2011 på grund af det faktum, at snesevis af ekstrasolære planeter er blevet opdaget uden for Jordens solsystem. Et lille mindretal af disse planeter er teoretiseret til at være jordlignende i størrelse og struktur, og de kan have biosignatur-astrokemi, der indikerer en evne til at støtte liv.
Forståelsen af de nødvendige betingelser for planetarisk levedygtighed ved mindst primitive livsformer som bakterier har udviklet sig i det 20. og 21. århundrede. Dette skyldes, at videnskaben har opdaget biosignaturen af organismer på Jorden i regioner som dybe, under vandet vulkanske ventilationsåbninger, der tidligere blev antaget at være fuldstændig uvurderlige for alle livsformer. Sådanne organismers hårdhed til at leve under forhold, der mangler lys og ilt, og under ekstreme temperaturer og tryk, antyder, at biosignaturen for livet på andre verdener kan være bredere end tidligere antaget.
Tilstedeværelsen af flydende vand anses stadig for at være essentielt for, at ethvert liv kan eksistere uden for Jorden. Selvom flydende vand engang blev antaget at være sjældent i solsystemet, der kun eksisterede på Jorden selv, har denne opfattelse ændret sig i det 21. århundrede. Både Europa og Callisto, måner på planeten Jupiter, kan have besiddelse af flydende vand under havoverfladen, og Enceladus, som er en Saturn-måne, er nu kendt for at have vandbaserede vulkaner, der også understøtter basale levende organismer. Den amerikanske Phoenix Mars Lander fandt også bevis for vandbaseret is i en region fjernt fra polarkapperne på Mars i 2008, hvilket kan indikere en biosignatur for bakterieaktivitet, der engang eksisterede eller stadig gør det næppe under overfladen af den røde planet.
At opdage en bioindikator for fjerne verdener er mere udfordrende for den nuværende videnskab fra 2011, da det er en udfordring at finde verdener selv. Fokus for forskningen kan starte med at indsnævre antallet af stjernesystemer til dem for røde dværge. Disse er begge de mest almindelige typer stjerner, der udgør omkring 75% af alle stjerner i Mælkevejen galaksen, og den mest sandsynlige type at besidde planetariske systemer, der kan være beboelige på grund af deres alder og tilstedeværelse i galakas hovedstjerne af stjerner .
D-klasse dværgstjerner er betydeligt mindre og køligere end Jordens sol i gennemsnit, så planeterne, der kredser rundt om dem, har brug for tykke atmosfærer for at fange mere lys fra deres forældresol, end Jorden gør. Sandsynligheden antyder, at hvis der findes liv uden for Jorden, ville det findes på planeter omkring røde dværge mere sandsynligt end andre steder. Stjerneklasser som F, G og K, som er varmere og lysere som solen, er også relativt sjældne sammenlignet med røde dværge, så der fokuseres på at undersøge stjerneklasserne i M-klassen for planeter med biosignaturaktivitet.
Visse gasser hver for sig eller sammen ville være en klar biosignatur for tilstedeværelsen af potentielle livsformer. Disse gasser ville også være længere levende i atmosfærer på planeter, der kredser om røde dværge, og lettere at opdage end i planeter, der kredser omkring varmere stjerner. Disse biosignaturforbindelser inkluderer methan - CH4, nitrogenoxid - N20, chlormethan - CH3CI og ozon i form af O2 eller O3.
Påvisningen af organismer på Jorden, der lever i svovlmiljøer i nærheden af vulkanhuller, har også antydet, at livet kan trives på anoksiske planeter, der er lavt i eller helt er ustøst. Organiske svovlforbindelser ville derfor også være en stærk indikator på liv, hvis de blev påvist i udenjordiske atmosfærer, herunder methanethiol - CH3 SH og carbondisulfid - CS 2 . Tilstedeværelsen af svovlbaserede forbindelser afspejler biosignaturteorier om det tidlige liv på Jorden, der eksisterede før ilt var udbredt, og var en dominerende levebetingelse på Jorden i mindst 1.500.000.000 år.