Tot op heden zijn er meer dan 5000 exoplanetaire systemen ontdekt. Biosignaturen zijn chemische componenten in de atmosfeer van een planeet die op leven kunnen duiden, en ze bevatten vaak overvloedige gassen in de atmosfeer van onze planeet.
Wetenschappers bij UC Riverside suggereren dat er iets ontbreekt in de typische lijst van chemicaliën die astrobiologen gebruiken om naar te zoeken leven op planeten rond andere sterren — lachgas.
Eddie Schwieterman, een astrobioloog bij de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van UCR, zei: “Er is veel nagedacht over zuurstof en methaan als biosignaturen. Minder onderzoekers hebben lachgas serieus overwogen, maar we denken dat dat een vergissing is.”
Om tot deze conclusie te komen, bepaalden wetenschappers hoeveel lachgas een planeet als de aarde mogelijk zou kunnen produceren. Daarna maakten ze simulaties van die planeet rond verschillende soorten sterren en berekenden ze de hoeveelheden N2O die konden worden vastgelegd door een telescoop zoals de James Webb Space Telescope.
Lachgas, of N2O, is een gas dat op verschillende manieren door levende wezens wordt geproduceerd. Micro-organismen zetten continu andere stikstofmoleculen om in N2O via een metabolisch proces dat nuttige cellulaire energie kan produceren.
Schwieterman zei, “Het leven genereert stikstofafvalproducten die door sommige micro-organismen worden omgezet in nitraten. In een aquarium stapelen deze nitraten zich op, daarom moet je het water verversen. Maar onder de juiste omstandigheden in de oceaan, kunnen bepaalde bacteriën die nitraten omzetten in N2O. Het gas lekt dan de atmosfeer in.”
N2O kan in een omgeving worden aangetroffen en is in sommige situaties nog steeds geen indicatie van leven. In de nieuwe modellering is hier rekening mee gehouden. Bliksem kan bijvoorbeeld een kleine hoeveelheid lachgas produceren. Bliksem produceert echter ook stikstofdioxide, wat astrobiologen een hint geeft dat niet-levende meteorologische of geologische processen het gas hebben geproduceerd.
Anderen die N2O als een biosignatuurgas beschouwen, concluderen vaak dat het moeilijk te detecteren zou zijn van zo ver weg. Schwieterman legde uit dat deze conclusie is gebaseerd op N2O-concentraties in de atmosfeer van de aarde vandaag. Omdat er niet veel van is op deze planeet, die wemelt van het leven, denken sommigen dat het ook elders moeilijk te detecteren is.
Schwieterman zei, “Deze conclusie houdt geen rekening met periodes in geschiedenis van de aarde waar oceaanomstandigheden de veel grotere biologische afgifte van N2O mogelijk zouden hebben gemaakt. De omstandigheden in die periodes kunnen een afspiegeling zijn van waar een exoplaneet vandaag de dag is."
“Gewone sterren zoals K- en M-dwergen produceren een lichtspectrum dat minder effectief is in het afbreken van het N2O-molecuul dan onze zon. Deze twee effecten gecombineerd zouden de voorspelde hoeveelheid van dit biosignatuurgas op een bewoonde wereld aanzienlijk kunnen verhogen."
De studie werd uitgevoerd in samenwerking met Purdue University, het Georgia Institute of Technology, American University en het NASA Goddard Space Flight Center.
Journal Reference:
- Edward W. Schwieterman, Stephanie L. Olson et al. Evaluatie van het aannemelijke bereik van N2O-biosignaturen op exo-aarde: een geïntegreerde biogeochemische, fotochemische en spectrale modelleringsbenadering. The Astrophysical Journal DOI: 10.3847/1538-4357/ac8cfb
