Hoe te begrijpen of een planeet geschikt is voor leven? Telescopen die in staat zijn om een levend wezen op een andere planeet te zien, ook al is het erg groot, worden in de nabije toekomst niet verwacht.
Het eerste dat in me opkomt, is of de temperatuur op de planeet geschikt is om water in vloeibare toestand op te laten staan. Dit is hoe het concept van "bewoonbare zone" verscheen. Astronomen zoeken en vinden planeten in de bewoonbare zones van verschillende sterren.
En het is natuurlijk heel belangrijk om te begrijpen of er stoffen zijn die nodig zijn voor leven op aarde. Het is bijvoorbeeld de rijke chemie van Saturnusmaan Titan die wetenschappers doet vermoeden dat het leven er nu al is of in de toekomst kan ontstaan. Omwille van de potentiële welvaart van dit leven werd zelfs het nog functionerende Cassini-apparaat vernietigd.
Maar je kunt geen sonde met chemische analysers naar de planeet van een buitenaardse ster sturen (althans nog niet). Hoe kent u dan de chemie van de verre wereld? Natuurlijk door het spectrum van straling te onderzoeken dat van een verre planeet komt. (Dit was trouwens de manier waarop Hubble nog niet zo lang geleden water ontdekte op aarde-achtige planeten.) Bovendien moet men niet zoeken in het zichtbare bereik. Infrarood-astronomie, waar we het onlangs over hebben gehad, is veel effectiever om hierbij te helpen.
Veel chemische verbindingen hebben hun eigen "handtekeningen" in het infraroodbereik - "pieken" en "dalen" op de spectrumgrafiek (overeenkomend met de emissie en absorptie van straling van een bepaalde golflengte en vergelijkbaar met dunne lijnen). Op deze sporen kunnen de noodzakelijke stoffen worden geïdentificeerd.
Wetenschappers zijn natuurlijk vooral geïnteresseerd in zuurstof, methaan, ozon, waterdamp, kooldioxide en lachgas (N2O). Trouwens, het waren levende organismen die ooit de "zuurstofrevolutie" op aarde hebben gemaakt. Het is echter moeilijk om de lijnen van deze gassen te observeren; het vereist vele dagen observatietijd. En astronomen zijn altijd schaars, omdat er veel minder tools en financiering zijn dan interessante taken.
Een team van wetenschappers onder leiding van Vladimir Airapetian van NASA heeft een nieuwe manier voorgesteld om naar planeten met bewoonbare chemie te zoeken. Het maakt gebruik van "handtekeningen" die veel gemakkelijker te detecteren zijn. Maar zoals gewoonlijk is er een nuance: ze verschijnen alleen als gevolg van sterstormen.
Promotie video:
We schreven uitvoerig over de coronale massa-ejecties waarmee de zon regelmatig "spuugt". Door het magnetische veld hebben ze weinig effect op de aarde (Mars had overigens minder geluk). Maar dit komt doordat ons uitblinker volwassen en kalm is.
Jonge actieve sterren, vergelijkbaar met de zon of iets kouder (spectraalklassen G en K), worden sterker en vaker uitgeworpen. Daarom kunnen geladen deeltjes die de atmosfeer van de planeet binnendringen, daarin geritsel maken. Dit is waar de nieuwe methode op vertrouwt.
Onder invloed van stellaire winddeeltjes worden watermoleculen (H2O) omgezet in hydroxylmoleculen (OH-). Tegelijkertijd wordt atmosferische stikstof geoxideerd tot zijn monoxide (NO). Deze twee stoffen hebben zeer duidelijke infraroodsignaturen.
Zijn er genoeg om vanaf de aarde te worden "gezien"? Om deze vraag te beantwoorden, pasten de onderzoekers een model aan dat al decennia in de atmosferische fysica wordt gebruikt. Dit model voorspelt de reactie van de ozonlaag van de aarde op coronale massa-emissies. De groep van Hayrapetyan slaagde erin het aan te passen aan de nieuwe taak. Bovendien gebruikten de auteurs gegevens van het TIMED-ruimtevaartuig, dat de samenstelling en temperatuur van de atmosfeer van de aarde bestudeert.
Computermodellering met behulp van "ruimte" -gegevens heeft aangetoond dat in de atmosfeer van een planeet die lijkt op de aarde, maar die rond een actieve ster draait, veel "signaalstoffen" worden gevormd. Zoveel dat een infraroodtelescoop met een diameter van slechts 15-25 centimeter ze in twee uur observatie in de atmosfeer van nabije exoplaneten kon onderscheiden.
Zo'n signaal zou betekenen dat zuurstof, stikstof (de belangrijkste component van eiwitten) en waterdamp aanwezig zijn op de planeet, en zelfs de atmosferische druk ligt dicht bij die van de aarde. Dit betekent dat zo'n wereld kan worden bewoond.
Als het signaal echter te sterk is, belooft dit niet veel goeds. Dit betekent tenslotte dat de planeet geen magnetisch veld heeft dat bijna alle sterrenwind zou tegenhouden (en dit is nodig zodat levende wezens op de planeet niet sterven door straling). Daarom geeft een "matig" signaal aan dat de planeet geschikt is voor leven.
Een wetenschappelijk artikel met de resultaten van het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports.
