נוכחות של תחמוצת חנקן באטמוספרות של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ עשויה להוות סימן לנוכחות של חיים מחוץ לכדור הארץ - על פי מחקר שנעשה על ידי חוקרים בארה"ב בראשות אדוארד שוויטרמן באוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד.
באמצעות מודלים ממוחשבים מתקדמים כדי לתמוך בהצעה שלהם, הצוות מאמין שעבודתו יכולה להציע תובנות חשובות למחקרי כוכבי לכת על ידי מצפה כוכבים נוכחיים ועתידיים - כולל טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST).
אסטרונומים יודעים על יותר מ-5000 כוכבי לכת אקזו-כוכבים - שהם כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים מלבד השמש - ומספר זה ממשיך לגדול. ככל שהטלסקופים משתפרים, אסטרונומים משתפרים בקביעת ההרכבים של אטמוספרות כוכבי לכת, ולמדידות אלו תפקיד חשוב בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ. זה נעשה על ידי ביצוע מדידות ספקטרוסקופיות על אור כוכבים שעבר דרך אטמוספרות אקסופלנט.
בחיפוש אחר חיים
מעולם לא ראינו חיים על כוכב לכת אחר, ולכן איננו יודעים כיצד בדיוק הם ישפיעו על אטמוספרות כוכבי לכת. במקום זאת, אסטרוביולוגים מזהים כימיקלים באטמוספירה של כדור הארץ הקשורים לנוכחות חיים ומחפשים אחר ה"חתימות הביולוגיות" הללו.
זה המקום שבו תחמוצת החנקן (המכונה גם גז צחוק) נכנסת לתמונה. למרות שהיא אינה שכיחה במיוחד באטמוספירה של כדור הארץ כיום, שוויטרמן ועמיתיו מציעים שהגז יכול היה להיות בשפע בתקופות קודמות של ההיסטוריה של כדור הארץ.
גזים רעילים באזור ראוי למגורים עלולים להפריע להופעת חיי זרים
תחמוצת החנקן מופקת על ידי כמה אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ, כך שייתכן שהיא יכולה להופיע באטמוספרות של כמה כוכבי לכת חיצוניים שמכילים חיים. אולם כאן על כדור הארץ ישנם תהליכים טבעיים השומרים על רמות תחמוצת החנקן באטמוספירה נמוכות מאוד. עם זאת, בכוכבי לכת אחרים שפע של תחמוצת חנקן יכול לנבוע מרמות נמוכות של זרזי מתכת ואנזימים ביולוגיים שמפרקים את התרכובת. אפשרות נוספת היא שקרינת הכוכבים המתקבלת על ידי כוכבי לכת מסוימים אינה יעילה כמו אור השמש בהשמדת תחמוצת החנקן. ואכן, רמות תחמוצת החנקן במצבים כאלה עשויות להיות גבוהות מספיק כדי שניתן יהיה לצפות בהן באמצעות טלסקופים כמו ה-JWST.
הצוות של שוויטרמן חקר את הרעיון הזה על ידי פיתוח מודל ביו-גיאוכימי שמכמת את השפע הסביר של תחמוצת החנקן באטמוספרות של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ המקיפים כוכבים ברצף הראשי. על ידי צימוד המודל שלהם למודלים פוטוכימיים וספקטרליים, החוקרים חישבו גם שתחמוצת החנקן יכולה להצטבר לרמות הניתנות לזיהוי בטווח של תנאים אטמוספריים. זה יכול לכלול את TRAPPIST-1 מערכת, שבה נראה כי עד ארבעה כוכבי לכת מקיפים בתוך אזור המגורים של כוכב המארח האדום האדום שלהם.
למרות שניתן לייצר תחמוצת חנקן גם ממקורות לא ביולוגיים, כמו פגיעות ברק, הצוות הראה שכמויות הגז המיוצרות יהיו נמוכות בסדרי גודל מזו המיוצרות על ידי מערכות אקולוגיות של חייזרים. בהתבסס על התוצאות שלהם, שוויטרמן ועמיתיו מקווים שה-JWST, יחד עם טלסקופים אחרים המחפשים באופן פעיל אחר סימני חיים באטמוספרות אקסופלנטריות, יוסיף תחמוצת חנקן לרשימת החתימות הביולוגיות הקיימות - פוטנציאל יקרב את גילוי החיים מחוץ לכדור הארץ צעד נוסף.
המחקר מתואר ב אסטרופיסיקל ז'ורנל.
