Η παρουσία του υποξειδίου του αζώτου στις ατμόσφαιρες εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη θα μπορούσε να είναι μια υπογραφή της παρουσίας εξωγήινης ζωής - σύμφωνα με μια μελέτη που έγινε από ερευνητές στις ΗΠΑ με επικεφαλής τον Έντουαρντ Σβίτερμαν στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ρίβερσαϊντ.
Χρησιμοποιώντας προηγμένα μοντέλα υπολογιστών για να υποστηρίξει την πρότασή της, η ομάδα πιστεύει ότι το έργο της θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για μελέτες εξωπλανητών από τρέχοντα και μελλοντικά παρατηρητήρια – συμπεριλαμβανομένου του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST).
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν για περισσότερους από 5000 εξωπλανήτες – που είναι πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρια εκτός από τον Ήλιο – και ο αριθμός αυτός αυξάνεται συνεχώς. Καθώς τα τηλεσκόπια βελτιώνονται, οι αστρονόμοι γίνονται καλύτεροι στον προσδιορισμό της σύνθεσης των ατμοσφαιρικών εξωπλανητών και αυτές οι μετρήσεις παίζουν σημαντικό ρόλο στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής. Αυτό γίνεται κάνοντας φασματοσκοπικές μετρήσεις στο φως των αστεριών που έχει περάσει από ατμόσφαιρες εξωπλανητών.
Σε αναζήτηση ζωής
Δεν έχουμε δει ποτέ ζωή σε άλλο πλανήτη, επομένως δεν γνωρίζουμε πώς ακριβώς θα επηρεάσει τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών. Αντίθετα, οι αστροβιολόγοι εντοπίζουν χημικές ουσίες στην ατμόσφαιρα της Γης που συνδέονται με την παρουσία ζωής και αναζητούν αυτές τις «βιοσυγραφές».
Εδώ εισέρχεται το υποξείδιο του αζώτου (γνωστό και ως αέριο γέλιου). Αν και δεν είναι ιδιαίτερα συνηθισμένο στην ατμόσφαιρα της Γης σήμερα, ο Schwieterman και οι συνεργάτες του προτείνουν ότι το αέριο θα μπορούσε να ήταν άφθονο σε προηγούμενες εποχές της ιστορίας της Γης.
Τα τοξικά αέρια σε κατοικήσιμη ζώνη θα μπορούσαν να εμποδίσουν την εμφάνιση εξωγήινης ζωής
Το υποξείδιο του αζώτου παράγεται από ορισμένους ζωντανούς οργανισμούς στη Γη, επομένως είναι πιθανό να υπάρχει στις ατμόσφαιρες ορισμένων εξωπλανητών που φιλοξενούν ζωή. Εδώ στη Γη, ωστόσο, υπάρχουν φυσικές διεργασίες που διατηρούν τα επίπεδα του υποξειδίου του αζώτου της ατμόσφαιρας πολύ χαμηλά. Ωστόσο, σε άλλους πλανήτες μια αφθονία οξειδίου του αζώτου θα μπορούσε να προκύψει από τα χαμηλά επίπεδα των μεταλλικών καταλυτών και των βιολογικών ενζύμων που διασπούν την ένωση. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η αστρική ακτινοβολία που λαμβάνουν ορισμένοι εξωπλανήτες δεν είναι τόσο αποτελεσματική όσο το ηλιακό φως στην καταστροφή του υποξειδίου του αζώτου. Πράγματι, τα επίπεδα του υποξειδίου του αζώτου σε τέτοιες καταστάσεις θα μπορούσαν να είναι αρκετά υψηλά για να παρατηρηθούν από τηλεσκόπια όπως το JWST.
Η ομάδα του Schwieterman διερεύνησε αυτή την ιδέα αναπτύσσοντας ένα βιογεωχημικό μοντέλο που ποσοτικοποιεί την πιθανή αφθονία του υποξειδίου του αζώτου στις ατμόσφαιρες εξωπλανητών που μοιάζουν με τη Γη που περιφέρονται γύρω από αστέρια της κύριας ακολουθίας. Συνδυάζοντας το μοντέλο τους με φωτοχημικά και φασματικά μοντέλα, οι ερευνητές υπολόγισαν επίσης ότι το υποξείδιο του αζώτου θα μπορούσε να συσσωρευτεί σε ανιχνεύσιμα επίπεδα σε μια σειρά ατμοσφαιρικών συνθηκών. Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει το TRAPPIST-1 σύστημα, όπου έως και τέσσερις πλανήτες φαίνεται να περιφέρονται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του ψυχρού κόκκινου νάνου άστρου ξενιστή τους.
Αν και το υποξείδιο του αζώτου μπορεί επίσης να παραχθεί από μη βιολογικές πηγές, όπως οι κεραυνοί, η ομάδα έδειξε ότι οι ποσότητες αερίου που παράγονται θα ήταν τάξεις μεγέθους μικρότερες από αυτές που παράγονται από εξωγήινα οικοσυστήματα. Με βάση τα αποτελέσματά τους, ο Schwieterman και οι συνεργάτες του ελπίζουν ότι το JWST, μαζί με άλλα τηλεσκόπια που κυνηγούν ενεργά για σημάδια ζωής σε εξωπλανητικές ατμόσφαιρες, θα προσθέσουν οξείδιο του αζώτου στη λίστα βιώσιμων βιουπογραφών – φέρνοντας ενδεχομένως την ανακάλυψη εξωγήινης ζωής ένα βήμα πιο κοντά.
Η έρευνα περιγράφεται στο Η αστροφυσική Εφημερίδα.
