Ta bakteria może przetrwać na czystym wodorze. Czy obce życie może zrobić to samo?

Czy kosmici, którzy oddychają helem i wodorem, mogą żyć na egzoplanetach w kosmosie?

Nowe badanie życia na Ziemi sugeruje, że jest to możliwe. A jeśli tak, oznaczałoby to, że polowanie na życie we wszechświecie może wymagać spojrzenia poza planety skąpane w tlenie, na te z pozornie niegościnną atmosferą. Nie ma wątpliwości, że atmosfera tlenowa sprzyja życiu – w końcu nią oddychamy na Ziemi. Ale tlen nie jest powszechny w kosmosie. Stanowi około 0,1% masy wszechświata. Znacznie bardziej powszechny jest wodór (92%) i hel (7%). Planeta, która dominuje w Układzie Słonecznym, to Jowisz, a jego atmosfera składa się w 90% z wodoru i 10% z helu i jedynie śladowych ilości innych pierwiastków. Planety skaliste, takie jak Ziemia, z atmosferą pozbawioną wodoru i helu, mają bardzo niewielki udział w układach gwiezdnych.

Przy takiej przewadze wodoru i helu we Wszechświecie przydatne byłoby zrozumienie, czy atmosfery złożone z tych pierwiastków mogą podtrzymywać życie. Naukowcy pod kierunkiem planetolog Sary Seager z MIT postanowili się tego dowiedzieć. Wybrali dwie formy życia z Ziemi, które mogłyby istnieć bez tlenu: E. coli, bakterię występującą w jelitach wielu zwierząt, w tym ludzi; i zwykłe drożdże, grzyby używany do pieczenia chleba i robienia piwa.

Naukowcy pobrali żywe kultury obu organizmów i umieścili je w kilku oddzielnych kolbach, a atmosferę wewnątrz zastąpili innymi gazami. Jeden zestaw kolb wypełniono czystym wodorem, a inny czystym helem. Trzeci zestaw kolb służył jako grupa kontrolna i był wypełniony normalnym powietrzem.

Co kilka godzin naukowcy usuwali część bakterii E. coli i drożdży, aby sprawdzić, czy przeżyły. “Oba organizmy były w stanie żyć we wszystkich atmosferach” – poinformowali naukowcy. Biorąc pod uwagę, że oba organizmy ewoluowały na Ziemi, nie było zaskakujące, że najlepiej radziły sobie w zwykłym powietrzu.

Jednak fakt, że oba organizmy przetrwały w czystym środowisku wodoru i helu, ma potencjalnie ważne konsekwencje dla astrobiologów, ponieważ odkrycie “otwiera możliwość dla znacznie szerszego spektrum siedlisk życia na różnych światach nadających się do zamieszkania” – napisali Seager i jej współpracownicy w Nature Astronomia. E. coli wyprodukowała również szereg produktów odpadowych, które już znajdują się na liście możliwych biosygnatur życia pozaziemskiego, w tym amoniak, metanotiol i podtlenek azotu.

Powstaje zatem pytanie, w jaki sposób te ostatnie badania mogą przyspieszyć nasze poszukiwania życia na innych planetach.

Przez długi czas astrobiologia była uważana za spekulatywną dziedzinę, w której naukowcy rozważali możliwości, bez żadnych danych ograniczających ich pomysły. W końcu życie na innych planetach nigdy nie zostało zaobserwowane – do niedawna astronomowie nie byli pewni, czy planety wokół innych gwiazd w ogóle istnieją.

To wszystko zmieniło się zaledwie ćwierć wieku temu. W 1995 roku astronomowie z Uniwersytetu Genewskiego ogłosili odkrycie planety krążącej wokół zwykłej gwiazdy poza naszym Układem Słonecznym. Była to pierwsza obserwowana egzoplaneta i krążyła wokół gwiazdy o nazwie 51 Pegasi, znajdującej się około 50 lat świetlnych od Ziemi.

We wczesnych dniach odkrywania planet astronomowie znaleźli tylko gazowe olbrzymy, takie jak nasz Jowisz, wszystkie położone bardzo blisko ich gwiazd macierzystych. Przez chwilę te “gorące Jowisze” wydawały się być najpowszechniejszymi rodzajami egzoplanet, ale to było mylące. Te giganty planetarne zostały odkryte, ponieważ ich grawitacja spowodowała, że ​​ich macierzyste gwiazdy kołysały się, a astronomowie mogli obserwować to chybotanie. Duże planety na ciasnych orbitach powodują większe wahania, które są łatwiejsze do wykrycia.

Wszystko zmieniło się w 2009 roku, kiedy wystrzelono Kosmiczny Teleskop Keplera. Kepler zastosował inną metodę wyszukiwania egzoplanet. Zasadniczo obserwował odległe gwiazdy i szukał cienia rzucanego przez planety, gdy te przechodziły przed swoją gwiazdą macierzystą. Kepler zaprzestał działalności pod koniec 2018 roku, ale podczas prawie dekady działalności odkrył ponad 2600 egzoplanet. Charakterystyka tych planet jest zróżnicowana, ale nawet program Keplera znalazł wiele “gorących Jowiszów”.

Kepler nie był jednak w stanie szukać życia na tych planetach. Po pierwsze, wiele z nich znajdowało się tak daleko, że każda próba zobrazowania ich atmosfer byłaby trudna, a po drugie, nie było instrumentów umożliwiających obserwację atmosfer planet.

Pierwszy problem został rozwiązany przez TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), który został wystrzelony na początku 2018 roku i wykorzystuje tę samą technikę, co Kepler do badania pobliskich gwiazd w poszukiwaniu planet.

Obserwacja atmosfery wymaga mocniejszych teleskopów niż Kepler czy TESS. Pierwsza obserwacja atmosfery planety poza naszym Układem Słonecznym miała miejsce w 2001 roku. Naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Hubble’a, aby spojrzeć na gwiazdę o nazwie HD 20945. Gdy planeta przechodziła przed gwiazdą, instrumenty Hubble’a obserwowały światło emitowane przez sód, który zinterpretowano jako zawiesinę w atmosferze planetarnej. Dodatkowe badania przeprowadzone w 2008 roku ujawniły również, że planeta jest otoczona wodorem.

I oczywiście dlatego ostatnie badanie na MIT jest tak interesujące. Astronomowie wiedzą, że atmosfera Jowisza składa się głównie z wodoru i helu. Zaobserwowali tak samo wyglądającą atmosferę wokół planety orbitującej wokół odległej gwiazdy. Naukowcy stwierdzili, że dzięki odkryciu tego, że życie może istnieć w czystym środowisku wodoru lub helu, astrobiolodzy zaczną badać widmo światła emitowanego przez planety otoczone wodorem, zwracając większą uwagę na planety skaliste o takich atmosferach.

Dla wszystkich zainteresowanych życiem pozaziemskim przyszłość jest bardzo obiecująca. Obserwatorium TESS intensywnie poszukuje bliskich egzoplanet. W 2021 roku NASA planuje wystrzelenie długo wyczekiwanego Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST), który ma zastąpić niezwykle udany i wysłużony teleskop Hubble’a. Astronomowie planują wykorzystać JWST do skanowania znanych egzoplanet w poszukiwaniu śladów życia. Teraz, dzięki niedawnym badaniom MIT, astrobiolodzy z pewnością dodają do listy planety otoczone wodorem.

 

Źródła: Diane Lincoln / Live Science

Laboratory studies on the viability of life in H2-dominated exoplanet atmospheres

Infographic: Profile of planet 51 Pegasi b

Kepler Space Telescope: The Original Exoplanet Hunter

TESS: NASA’s Search for Earth-Like Planets

New observations of the extended hydrogen exosphere of the extrasolar planet HD209458b

Zdjęcia: Pixabay, Unsplash

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x