Så kan man finna liv i exoplaneters atmosfärers moln

 

Bild wikimedia. En tolkning av exoplaneten GJ 832 c,  gjord med hjälp av 3D-programvaran Blender 2.71. Bilden visar GJ 832 c som en molnig växthusplanet, med en tät atmosfär av vattenånga och tjocka moln som skymmer ytan. OBS inlägget nedan handlar om exoplaneter med moln inte om denna planet ovan specifikt.

Cornell-forskare har nu skapat ett första reflektansspektra vilket innebär en färgkodad nyckel dom visar olika mikroorganismer som svävar i moln ovan jordens yta. Astronomer vet inte om bakterier likt dessa finns någon annanstans i universum och i tillräckligt stor mängd för att kunna upptäckas av teleskop på Jorden. Men astronomer ska använda  färgnyckeln i sökandet efter tecken på liv utanför Jorden i  exoplaneters moln, yta och atmosfärer.

"Det finns mängder av mikroorganismer i vår atmosfär som producerar färgglada biopigment som fascinerat biologer i åratal", beskriver astrobiolog Ligia Coelho, postdoktor i astronomi vid College of Arts and Sciences (A&S) och stipendiat vid Carl Sagan Institute (CSI).

Coelho var ledare av den nya studien  "Colors of Life in the Clouds: Biopigments of Atmospheric Microorganisms as a New Signature to Detect Life on Planets Like Earth", som publicerades den 11 november i Astrophysical Journal Letters. 

– Att hitta  liv i jordens atmosfär har öppnat en helt ny möjlighet att hitta liv på andra planeter, beskriver Lisa Kaltenegger, professor i astronomi och chef för CSI, som är andre författare till studien. Nu har vi en möjlighet att upptäcka liv även om atmosfären är fylld av moln över exoplaneter. Vi trodde tidigare att moln skulle dölja liv för oss, men överraskande nog kan de hjälpa oss att hitta liv beskriver Coelho.

De färgglada mikroberna som producerar Coelhos spektra är sällsynta i jordens atmosfär. Det krävdes specialiserat arbete för att kunna samlas in. Hon fick sina fynd från samarbetspartnern Brent Christner vid University of Florida vilken använde en sondballong av latex för att samla in biota (Biota" kan referera till den levande växt- och djurvärlden inom ett visst område eller till allt liv på jorden) från lägre nivåer i stratosfären (mellan 21 och 29 kilometer över marken).

– Arbetet visade att celler finns i luftmassor på upp till 38 kilometers höjd, beskriver Christner vilken studerar mikroorganismer som lever under extrema förhållanden och tillägger att på lägre höjder i stratosfären, där ozon kan ge ett visst skydd mot mutagena våglängder av UV (ultravioletta vågor) har vi återfunnit ett antal bakterier som fortfarande är livskraftiga. Ett urval av dessa analyserades i studien av astrobiolog Ligia Coelho,  Pegasi b postdoktoral forskare i astronomi vid College of Arts and Sciences (A&S) och fellow vid Carl Sagan Institute (CSI).

Coelho odlade kulturerna med utrustning och expertis från Stephen Zinder, professor emeritus i mikrobiologi vid College of Agriculture and Life Sciences, en CSI Fellow. Hon analyserade sedan deras reflekterande spektra i labbet hos en annan CSI-stipendiat, Bill Philpot, professor i civil- och miljöteknik vid Cornell Engineering.

Att ha tillgång av spektra av dessa bakterier öppnar nya sätt att söka efter liv, beskriver Coelho. Men än mer information är kodad i färgsignaturerna av dessa mikrober. De visas om de förhållanden som mikroberna lever under. Då pigmentering skyddar livsformer från element som strålning, torrhet eller extrema temperaturer har många livsformer, inklusive bakterier, producerat pigment för att skydda sig mot ultravioletta strålar beskriver Coelho.

Genom att modellera möjliga extremer bestämde forskarna att en molnig planet med utbredda färgglada bakterier i sina moln skulle se betydligt annorlunda ut än en planet utan dem vilket ger färgglada bakterier potential att vara en detekterbar biosignatur.

Vetskapen om att vi kan söka efter liv på molniga världar ligger till grund för utformningen av framtida teleskop, inklusive NASA:s rymdbaserade Habitable Worlds Observatory, som är under utveckling, och observationsstrategier för Europeiska sydobservatoriets extremt stora teleskop, som är under uppbyggnad i Chile och planerat att påbörja vetenskapliga observationer på 2030-talet.