Finns det liv utanför vår planet?

Den urgamla frågan har länge ställts av forskare och forskare utan några större framsteg när det gäller att hitta svaret.

Det har varit mer än 4, 200 exoplaneter upptäckta utanför vårt solsystem, och medan tidigare tekniker utvecklades för att testa liv på exoplaneter, ingen av dem testade för komplex, icke-teknologiskt liv som växtlighet. Nu, rymdteleskop kanske snart kan se dessa planeter direkt – inklusive en inom den beboeliga zonen för jordens närmaste stjärngranne. Med hjälp av dessa teleskop och ett team av forskare inom informatik och astronomi vid Northern Arizona University, ett svar på denna fråga kanske inte är så ur den här världen.

Finansieras av ett NASA Habitable Worlds-anslag, ett team av forskare, som inkluderar Chris Doughty, David Trilling och Ph.D. student Andrew Abraham, publicerade en studie i International Journal of Astrobiology som utvecklar och testar en teknik för att avgöra om specifikt flercelligt eller komplext-men-inte-teknologiskt liv kan upptäckas unikt utanför solsystemet.

I ett försök att hitta några svar, teamet vände sig till en av jordens vanligaste flercelliga livsformer – träd. Mer specifikt, deras skuggor.

"Jorden har mer än tre biljoner träd, och var och en kastar skuggor annorlunda än livlösa föremål, sa Doughty, huvudförfattare på tidningen och biträdande professor vid School of Informatics, Datoranvändning, och cybersystem. "Om du går ut vid middagstid, nästan alla skuggor kommer från mänskliga föremål eller växter och det skulle finnas väldigt få skuggor vid den här tiden på dygnet om det inte fanns flercelligt liv."

Teamet antar att rikligt upprätt fotosyntetiskt flercelligt liv (träd) kommer att kasta skuggor i höga solvinklar, skiljer dem från singelcellsliv. Därför, använda framtida rymdteleskop för att observera vilka typer av skuggor som kastas, i teorin, avgöra om det finns liknande livsformer på exoplaneter.

"Den svåra delen är att alla framtida rymdteleskop förmodligen bara kommer att ha en enda pixel för att avgöra om det finns liv på den exoplaneten, sade Abraham, som arbetade nära Doughty i studien. "Så, frågan blir:Kan vi upptäcka dessa skuggor som indikerar flercelligt liv med en enda pixel?"

Med bara en pixel att arbeta med, teamet var tvungen att se till att skuggorna som upptäcktes i dessa teleskop definitivt var flercelligt liv, inte andra exoplanetegenskaper som kratrar.

"Det föreslogs att kratrar kunde kasta skuggor som liknar träd, och vår idé skulle inte fungera, sa Trilling, docent i astronomi. "Så, vi bestämde oss för att titta på kopian av månlandningsplatsen i norra Arizona där Apollo-astronauterna tränade för sitt uppdrag till månen."

Drönare användes vid olika tidpunkter på dygnet för att fastställa att kratrar faktiskt kastade skuggor annorlunda än träd.

Forskarna vände sig sedan till bildbehandling för att avgöra om deras teori skulle fungera i stor skala. Genom att använda satelliten POLDER (Polarization and Directionality of Earth's Reflectance) teamet kunde observera skuggorna på jorden vid olika solvinklar och tider på dygnet. Upplösningen reducerades för att efterlikna hur jorden skulle se ut som en enda pixel för en avlägsen observatör när den roterar runt solen. Sedan, teamet jämförde detta med liknande data från Mars, månen, Venus och Uranus för att se om jordens flercelliga liv var unikt.

Teamet fann att på delar av planeten där träd fanns i överflöd, som Amazonas, multicellulärt liv kunde urskiljas, men när det gällde att observera planeten som helhet som en enda pixel, att särskilja flercelligt liv var svårt.

Dock, potentialen som observation av skuggor ger för samtalet om liv på exoplaneter kan vara närmare än vad forskare och forskare någonsin har varit tidigare. Doughty tror att tekniken förblir giltig i teorin - ett framtida rymdteleskop kan förlita sig på skuggorna som finns i en enda pixel.

"Om varje exoplanet bara var en enda pixel, vi kanske kan använda den här tekniken för att upptäcka flercelligt liv under de närmaste decennierna, " sa han. "Om fler pixlar krävs, vi kan behöva vänta längre på tekniska förbättringar för att svara på om flercelligt liv på exoplaneter existerar."