Co to jest biosignatura?
Biosignatura jest procesem chemicznym lub fizycznym, który można wykryć na odległość i wskazuje na obecność żywych organizmów w danym regionie. Pojęcie to jest często stosowane w dziedzinie astrobiologii, która jest gałęzią biologii, która poszukuje życia poza środowiskiem lądowym, powietrznym i morskim Ziemi. Poszukiwanie biomarkera wskazującego przeszłe lub obecne istnienie życia na planecie Mars zyskuje coraz większe zainteresowanie w astrobiologii od czasu wysłania tam amerykańskich misji Viking I i II w celu poszukiwania życia w połowie lat 70. do wczesnych lat 80. XX wieku i sondowania do innych regionów Układu Słonecznego kontynuowały poszukiwania. Jednak pole zaczęło się rozszerzać od 2011 roku, ponieważ odkryto dziesiątki planet pozasłonecznych poza Układem Słonecznym Ziemi. Niewielka mniejszość tych planet ma teorię podobną do Ziemi pod względem wielkości i struktury i może mieć astrochemię biosignaturową, która wskazuje na zdolność do podtrzymywania życia.
Zrozumienie warunków niezbędnych do życia na planecie przez przynajmniej prymitywne formy życia, takie jak bakterie, ewoluowały w XX i XXI wieku. Wynika to z faktu, że nauka odkryła biosignaturę organizmów na Ziemi w regionach takich jak głębokie podwodne otwory wulkaniczne, które wcześniej uważano za całkowicie niegościnne dla wszystkich form życia. Odporność takich organizmów na życie w warunkach pozbawionych światła i tlenu oraz w ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach sugeruje, że biosignatura dla życia na innych światach może być szersza niż wcześniej zakładano.
Obecność ciekłej wody jest nadal uważana za niezbędną dla każdego życia poza granicami Ziemi. Chociaż kiedyś uważano, że woda płynna jest rzadka w Układzie Słonecznym istniejącym tylko na samej Ziemi, pogląd ten zmienił się w XXI wieku. Zarówno Europa, jak i Callisto, księżyce planety Jowisz, mogą posiadać ciekłe wody pod powierzchnią oceanów, a Enceladus, który jest księżycem Saturna, jest obecnie znany z wulkanów na bazie wody, które mogą również wspierać podstawowe organizmy żywe. Amerykański lądownik Mars Mars znalazł również dowody na obecność lodu na wodzie w regionie odległym od czap polarnych na Marsie w 2008 r., Co może wskazywać na biosignaturę aktywności bakteryjnej, która kiedyś istniała lub wciąż ledwo znajduje się pod powierzchnią czerwonej planety.
Wykrywanie bioindykatora dla odległych światów stanowi większe wyzwanie dla obecnej nauki od 2011 roku, ponieważ znalezienie samych światów jest wyzwaniem. Badanie może rozpocząć się od zawężenia zakresu układów gwiezdnych do układów czerwonych karłów. Są to zarówno najczęstsze typy gwiazd, które stanowią około 75% wszystkich gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej, i najbardziej prawdopodobne, że posiadają układy planetarne, które mogą nadawać się do zamieszkania ze względu na ich wiek i obecność w głównej sekwencji gwiazd w galaktyce .
Gwiazdy karłowate klasy M są znacznie mniejsze i chłodniejsze niż Słońce Ziemi, więc planety krążące wokół nich potrzebują gęstej atmosfery, aby pochwycić więcej światła ze swoich słońc macierzystych niż Ziemia. Prawdopodobieństwo sugeruje, że jeśli życie istnieje poza Ziemią, można je znaleźć na planetach wokół czerwonych karłów bardziej niż gdzie indziej. Klasy gwiazd, takie jak F, G i K, które są cieplejsze i jaśniejsze jak Słońce, są również stosunkowo rzadkie w porównaniu z czerwonymi karłami, dlatego badania koncentrują się na badaniu regionów gwiezdnych klasy M dla planet o aktywności biosignaturowej.
Niektóre gazy pojedynczo lub razem byłyby wyraźnym biosignaturą dla obecności potencjalnych form życia. Gazy te żyłyby dłużej w atmosferach na planetach krążących wokół czerwonych karłów i byłyby łatwiejsze do wykrycia niż na planetach krążących wokół cieplejszych gwiazd. Te związki biosignaturowe obejmują metan - CH 4 , podtlenek azotu - N 2 O, chlorometan - CH 3 Cl i ozon w postaci O 2 lub O 3 .
Wykrywanie organizmów na Ziemi żyjących w środowiskach siarkowych w pobliżu otworów wulkanicznych sugeruje również, że życie może prosperować na planetach beztlenowych o niskiej zawartości tlenu lub całkowicie pozbawionych tlenu. Organiczne związki siarki byłyby zatem również silnym wskaźnikiem życia, gdyby zostały wykryte w atmosferach pozaziemskich, w tym metanotiolu - CH 3 SH i disiarczku węgla - CS 2 . Obecność związków na bazie siarki odzwierciedlałaby teorie biosignature dotyczące wczesnego życia na Ziemi, które istniały przed rozpowszechnieniem się tlenu, i stanowiły dominujący warunek życia na Ziemi przez co najmniej 1 500 000 000 lat.