Vad är en biodesign?
En biosignatur är en kemisk eller fysisk process som kan upptäckas på avstånd och indikerar närvaron av levande organismer i en viss region. Konceptet används ofta inom området för astrobiologi, som är en gren av biologi som söker efter livet utanför jordens, luftens och havsmiljöerna på jorden. Sökandet efter en biomarkör för att indikera livets förflutna eller nuvarande existens på planeten Mars har ökat fokus inom astrobiologi sedan de amerikanska uppdragen Viking I och II skickades dit för att leta efter liv i mitten av 1970-talet till början av 1980-talet till andra regioner i solsystemet har fortsatt sökningen. Fältet har börjat bredda från och med 2011, dock på grund av att dussintals extrasolära planeter har upptäckts utanför jordens solsystem. En liten minoritet av dessa planeter är teoretiserade för att vara jordliknande i storlek och struktur, och de kan ha biosignaturastrokemi som indikerar en förmåga att stödja livet.
Förståelsen för de nödvändiga förutsättningarna för planetenes levnadsförmåga genom åtminstone primitiva livsformer som bakterier har utvecklats under 1900- och 21-talet. Detta beror på att vetenskapen har upptäckt biosignaturen hos organismer på jorden i regioner som djupt undervattens vulkaniska ventilationsöppningar som tidigare ansågs vara helt omöjliga för alla livsformer. Hårdheten hos sådana organismer att leva under förhållanden som saknar ljus och syre, och under extrema temperaturer och tryck, antyder att biosignaturen för liv i andra världar kan vara bredare än tidigare antagits.
Närvaron av flytande vatten anses fortfarande vara avgörande för att allt liv kan existera utanför jordens gränser. Även om flytande vatten en gång ansågs vara sällsynt i solsystemet som bara fanns på jorden själv, har denna åsikt förändrats under 2000-talet. Både Europa och Callisto, månar på planeten Jupiter, kan ha hav med flytande vatten under ytan, och Enceladus, som är en Saturn-måne, är nu känd för att ha vattenbaserade vulkaner som också kan stödja levande organismer. Den amerikanska Phoenix Mars Lander hittade också bevis på vattenbaserad is i en region som är avlägsen från polarkapparna på Mars 2008, vilket kan indikera en biosignatur för bakteriell aktivitet som en gång fanns eller fortfarande knappt ligger under ytan på den röda planeten.
Att upptäcka en bioindikator för avlägsna världar är mer utmanande för nuvarande vetenskap från och med 2011, eftersom det är en utmaning att hitta själva världarna. Fokus för forskningen kan börja med att begränsa utbudet av stjärnsystem till dem för röda dvärgar. Dessa är båda de vanligaste typerna av stjärnor som utgör cirka 75% av alla stjärnor i Vintergalaxen, och den mest troliga typen att inneha planetariska system som kan vara bebörliga på grund av deras ålder och närvaro i galaxens huvudsekvens av stjärnor .
Dvärgstjärnor av M-klass är betydligt mindre och svalare än jordens sol i genomsnitt, så planeterna som kretsar kring dem skulle behöva tjocka atmosfärer för att fånga mer ljus från sina föräldarsolar än jorden gör. Sannolikheten antyder att om det finns liv utanför jorden, skulle det hittas på planeter runt röda dvärgar mer sannolikt än någon annanstans. Stjärnklasser som F, G och K, som är varmare och ljusare som solen, är också relativt sällsynta jämfört med röda dvärgar, så forskningen fokuseras på att undersöka M-klassens stjärnregioner för planeter med biosignaturaktivitet.
Vissa gaser var för sig eller tillsammans skulle vara en tydlig biosignatur för förekomsten av potentiella livsformer. Dessa gaser skulle också vara längre levande i atmosfärer på planeter som kretsar röda dvärgar och är lättare att upptäcka än i planeter som kretsar kring hetare stjärnor. Dessa biosignaturföreningar inkluderar metan - CH4, kväveoxid - N20, klormetan - CH3CI och ozon i form av O2 eller O3.
Upptäckten av organismer på jorden som lever i svavelmiljöer nära vulkaniska ventiler har också föreslagit att livet kan frodas på anoxiska planeter som är låg i eller helt saknar syre. Organiska svavelföreningar skulle därför också vara en stark indikator på liv om de upptäcks i utomjordiska atmosfärer, inklusive metantiol - CH3 SH och koldisulfid - CS 2 . Närvaron av svavelbaserade föreningar skulle återspegla biosignaturteorier om tidigt liv på jorden som fanns innan syre var utbredd och var ett dominerande levnadsförhållande på jorden under minst 1 500 000 000 år.