Wat is een biosignatuur?
Een biosignatuur is een chemisch of fysisch proces dat op afstand kan worden gedetecteerd en de aanwezigheid van levende organismen in een bepaalde regio aangeeft. Het concept wordt vaak gebruikt op het gebied van astrobiologie, een tak van de biologie die op zoek is naar leven buiten het land, in de lucht en in zee-omgevingen op aarde. De zoektocht naar een biomarker om het bestaan van het leven op de planeet Mars in het verleden of het heden aan te geven, heeft steeds meer aandacht gekregen in de astrobiologie sinds de Amerikaanse Viking I- en II-missies daarheen werden gestuurd om te zoeken naar leven in het midden van de jaren 70 tot begin jaren 80 en sondes naar andere regio's van het zonnestelsel hebben de zoektocht voortgezet. Het veld begint zich vanaf 2011 echter te verbreden vanwege het feit dat buiten het zonnestelsel van de aarde tientallen extrasolaire planeten zijn ontdekt. Een kleine minderheid van deze planeten is theoretisch aardachtig qua grootte en structuur, en ze kunnen biosignatuurastrochemie hebben die een vermogen aangeeft om het leven te ondersteunen.
Het begrip van de noodzakelijke voorwaarden voor planetaire bewoonbaarheid door ten minste primitieve levensvormen zoals bacteriën is in de 20e en 21e eeuw geëvolueerd. Dit komt omdat de wetenschap de biosignatuur van organismen op aarde heeft ontdekt in gebieden zoals vulkanische diepopeningen onder water waarvan eerder werd gedacht dat ze volledig onherbergzaam waren voor alle vormen van leven. De hardheid van dergelijke organismen om te leven in omstandigheden zonder licht en zuurstof, en onder extreme niveaus van temperatuur en druk, suggereert dat de biosignatuur voor het leven op andere werelden mogelijk breder is dan eerder werd aangenomen.
De aanwezigheid van vloeibaar water wordt nog steeds als essentieel beschouwd voor elk leven buiten de grenzen van de aarde. Hoewel ooit werd gedacht dat vloeibaar water zeldzaam was in het zonnestelsel dat alleen op aarde bestond, is dit beeld in de 21e eeuw veranderd. Zowel Europa als Callisto, manen van de planeet Jupiter, kunnen vloeibaar water onder de oppervlakte oceanen bezitten, en Enceladus, een maan van Saturnus, is nu bekend met op water gebaseerde vulkanen die ook levende basismetalen kunnen ondersteunen. De Amerikaanse Phoenix Mars Lander vond ook bewijs van ijs op waterbasis in een gebied ver van de poolkappen op Mars in 2008, wat kan wijzen op een biosignatuur voor bacteriële activiteit die ooit bestond of nog steeds nauwelijks onder het oppervlak van de rode planeet ligt.
Het detecteren van een bio-indicator voor verre werelden is een uitdaging voor de huidige wetenschap vanaf 2011, omdat het vinden van de werelden zelf een uitdaging is. De focus van het onderzoek kan beginnen door het bereik van sterrenstelsels te verkleinen tot die van rode dwergen. Dit zijn beide de meest voorkomende soorten sterren, die ongeveer 75% van alle sterren in de Melkweg uitmaken, en het meest waarschijnlijke type dat planetaire systemen bezit die bewoonbaar kunnen zijn vanwege hun leeftijd en aanwezigheid in de hoofdreeks van sterren van de melkweg. .
M-klasse dwergsterren zijn gemiddeld aanzienlijk kleiner en koeler dan de aardezon, dus de planeten die eromheen draaien, hebben een dikke atmosfeer nodig om meer licht van hun ouderzon op te vangen dan de aarde. Waarschijnlijkheid suggereert dat, als het leven buiten de aarde bestaat, het waarschijnlijker zou zijn op planeten rond rode dwergen dan elders. Sterklassen zoals F, G en K, die heter en helderder zijn dan de zon, zijn ook relatief zeldzaam in vergelijking met rode dwergen, dus onderzoek is gericht op het onderzoeken van de M-klasse stellaire regio's voor planeten met biosignatuuractiviteit.
Bepaalde gassen afzonderlijk of samen zouden een duidelijke biosignatuur zijn voor de aanwezigheid van potentiële levensvormen. Deze gassen zouden ook langer leven in atmosferen op planeten die rond rode dwergen cirkelen, en gemakkelijker te detecteren dan in planeten die rond heter sterren draaien. Deze biosignatuurverbindingen omvatten methaan - CH4, stikstofoxide - N20, chloormethaan - CH3C1 en ozon in de vorm van O2 of O3.
De detectie van organismen op aarde die in zwavelomgevingen in de buurt van vulkanische openingen leven, heeft ook gesuggereerd dat het leven kan bloeien op anoxische planeten die weinig of helemaal geen zuurstof bevatten. Organische zwavelverbindingen zouden daarom ook een sterke levensindicator zijn als ze zouden worden gedetecteerd in buitenaardse atmosferen, inclusief methanethiol - CH 3 SH en koolstofdisulfide - CS 2 . De aanwezigheid van op zwavel gebaseerde verbindingen zou een weerspiegeling zijn van biosignatuurtheorieën over het vroege leven op aarde die bestonden voordat zuurstof wijdverspreid was en gedurende minstens 1.500.000.000 jaar een dominante levende toestand op aarde was.