Under många miljarder år kamouflerades livet på jorden väl från externa observatörer, och vi kunde i sin tur av misstag missa livet på andra planeter av liknande skäl: det är fortfarande för enkelt.
Forskare från USA övervägde frågan om vid vilken tidpunkt i jordens historia en hypotetisk utomjordisk observatör kunde upptäcka liv på den. Enligt deras beräkningar borde det för nästan 90 procent av planetens historia ha sett obebodd för externa observatörer. Motsvarande artikel skickas för publicering i Astrobiology, och dess text finns på preprint-servern vid Cornell University.
Forskare undrade hur förhållandet mellan syre, ozon och metan i atmosfären förändrades genom planetens historia. Dessa gaser kallas ofta biomarkörer, för nu bildas de biogeniskt, det vill säga som ett resultat av aktiva levande organismer. Enligt denna grupp forskare, i jordens förflutna, producerades de också biogeniskt. Det visade sig att förhållandet mellan syre, ozon och metan i jordens atmosfär varierade enligt mycket komplexa lagar som är svåra att upptäcka genom extern astronomisk observation. Framför allt började produktionen av syre genom marklevande hundratals miljoner år innan fritt syre uppträdde i atmosfären. Under mycket lång tid spenderades allt på oxidation av dött organiskt material som lämnats av tidigare generationer av bakterier som ännu inte hade producerat syre.
Metanhalten i atmosfären har förändrats dramatiskt genom planetens historia. Innan stora mängder syre uppstod kanske det inte finns ett ozonskikt som skyddar metan från ultraviolett strålning. Därför var livslängden för molekylerna i denna gas vid den tiden mycket kort. Efter utseendet av syre ökade det, liksom koncentrationen av metan. Men så snart syrehalten nådde några procent sjönk metankoncentrationen igen. Syre och vattenånga bidrog till bildandet av • OH - hydroxylradikaler, som snabbt förstör metanmolekyler. Som författarna konstaterar, från utsidan, utan att landa på planeten eller erhålla extremt exakta spektra, är det svårt att förstå vilken av ovanstående faser som är den lokala atmosfären.
Författarna kom till slutsatsen att upptäckten av biogen syre och ozon i jordens gashölje från utsidan uteslutits för upp till 2,5 miljarder år sedan, och för 2,5–0,5 miljarder år sedan var det mycket svårt. Trots syreutseendet förblev koncentrationen fortfarande låg: den fortsatte att oxidera det organiska materialet från tidigare epoker. Men metan efter utseendet av syre, det vill säga alla de senaste 2,5 miljarder åren, skulle ofta vara orealistiskt att upptäcka vid interstellära avstånd. Men även efter att ha upptäckt det före denna händelse, skulle det vara svårt att med tillförsikt förklara det biogeniska ursprunget för denna gas. Solsystemet, åtminstone på Titan, innehåller metan och liknande kolväten. Men, som man tror, uppstår denna gas där på ett oorganiskt sätt.
Separat bor forskare på biosfärer, som huvudsakligen ligger i haven. De noterar att processerna för bindning av biogen metan och syre före markutveckling till stor del äger rum inne i hydrosfären och inte återspeglas i atmosfären på något sätt. Syre binds av organiska rester i vattnet och metan förbrukas av levande havsmikroorganismer. Detta scenario regerade på jorden fram till Kambrium-perioden, det vill säga i miljarder år. Författarna klassificerar en sådan biosfär som en kamouflage. Med hjälp av teleskop som är tekniskt tillgängliga för mänskligheten idag är det extremt svårt att upptäcka det även på några tiotals ljusår.
Många tusentals exoplanetkandidater har upptäckts under de senaste åren genom användning av rymdteleskop. Dussintals av dem har redan uppgifter om atmosfärens sammansättning. Nästa generation av rymdteleskop, som James Webb eller TESS, kommer att börja arbeta under de kommande åren. De kommer att kunna få data om sammansättningen av atmosfären hos ganska små jordliknande planeter. Tidigare trodde man att omedelbart efter detta, på grund av detektering av biomarkörgaser, skulle det vara möjligt att säkert ta reda på om det finns liv i närliggande stjärnsystem.
Kritiker av detta tillvägagångssätt pekade på Mars, där metan förekommer lokalt varje sommar, men det har ännu inte varit möjligt att förstå om det är biogen eller inte. Som de noterar är det naivt att tro att vi kommer att kunna förstå om det finns liv inom ljusår från oss, om vi inte kan säga något säkert om dess existens bara två eller tre ljusminuter från jorden. Det nya arbetet visar att teleskop inom en snar framtid bara med säkerhet kan upptäcka mycket avancerat liv, som det som har funnits på jorden under de senaste 500 miljoner åren. Resten av alternativen, som bakterier eller protozoer, är fortfarande otillgängliga för dem. Att döma av vår planet kan detta innebära att endast en liten del av alla befintliga biosfärer i närliggande stjärnsystem kommer att identifieras inom överskådlig framtid.
Kampanjvideo:
