Är vi ensamma i universum? Denna fråga har funnits med oss ​​i tusentals år, men det är först nu som vetenskapen är på väg att ge ett riktigt svar. Vi känner nu till dussintals steniga planeter som kretsar runt andra stjärnor än vår sol där, så vitt vi vet, livet kan finnas. Och så vidare, med lanseringen av James Webb rymdteleskop, vi kommer att få den första chansen att titta in i atmosfären i några av dessa världar.

Men vad ska vi leta efter? I vår nya studie, publicerad i Science Advances, vi identifierar kombinationer av planettemperatur och ljusförhållanden som är tillräckliga för att ge upphov till livets byggstenar.

Vi började med det vi vet. På jorden, fotosyntes - processen genom vilken växter producerar energi - har förvandlat vår atmosfär från en koldioxidrik till en rik på molekylärt syre. Det beror på att växter omvandlar koldioxid och vatten till socker och syre med solljus.

Närvaron av molekylärt syre kan därför indikera närvaron av liv, särskilt om det observeras vid sidan av metan (växter och bakterier kan producera metan). Om vi ​​hittade koldioxid och metan tillsammans med fullständig frånvaro av kolmonoxid, detta kan också vara ett tecken på liv på andra planeter. Det här är för att, så vitt vi vet, det finns sätt att livet kan släppa ut massor av metan i en koldioxidrik atmosfär utan att också göra mycket kolmonoxid.

Det kan finnas andra möjligheter, också - forskare tittar igenom alla möjliga små molekyler för att identifiera biosignaturer som vi inte har tänkt på ännu.

Problemet med "beboeliga zoner"

Men även om vi visste exakt vad vi skulle leta efter, vart ska vi leta? Det är omöjligt att skanna hela kosmos för livet. Vi måste titta på enskilda system, en handfull i taget.

För att kunna vara värd för livet, en exoplanet måste vara rätt avstånd från en stjärna för att flytande vatten ska kunna existera stabilt på dess yta. Zonen där detta kriterium uppfylls kallas "beboelig zon". Om vi ​​tog en flaska med liv och dumpade det på ytan av en planet i denna zon, det kan överleva. Så dessa planeter är ett bra ställe att börja leta efter.

Dock, detta tar inte upp frågan om livet kan uppstå där på egen hand. Livet som vi känner det kräver en mängd olika molekylära strukturer som utför olika funktioner i cellen. Dessa inkluderar DNA, RNA, proteiner och cellmembran, som består av relativt enkla byggstenar (lipider, nukleotider och aminosyror). Länge var det ett mysterium varifrån dessa byggstenar kom, men nyligen har det varit stora genombrott för att bestämma hur de uppstod på ytan av den tidiga jorden.

Till exempel, lyser ultraviolett ljus på vätecyanid (en kemisk förening som finns i naturen) i vatten, tillsammans med en negativt laddad jon (en atom som fått elektroner) såsom bisulfit, leder till enkla sockerarter.

Cyanväte är rikligt i "protoplanetära skivor" som bildar solsystem och i kometer, och kan bildas på en planets yta genom stötar. Bisulfiten på jorden har troligen utvecklats från svaveldioxid från vulkaner som absorberas i vatten - något som också kan hända på exoplaneter.

I vissa miljöer, med rätt förutsättningar, vätecyanid och en negativt laddad jon kan leda till att många av livets byggstenar bildas selektivt och i stora koncentrationer. Men reaktionerna beror på att ha rätt mängd UV -ljus. I avsaknad av ljus, samma molekyler - vätecyanid och bisulfit - reagerar långsamt för att bilda produkter som inte leder till livets byggstenar.

Livzonens ursprung

Hastigheten på dessa reaktioner i ljuset och i mörkret kan både mätas i labbet - och det är vad vi gjorde i vår nya studie. Genom att jämföra dessa hastigheter kunde vi avgränsa en "abiogeneszon" (abiogenes betyder "livets ursprung") - regionen på rätt avstånd från en stjärna för kemi i ljuset för att utkonkurrera kemin i mörkret.

För stjärnor som vår sol, abiogeneszonen överlappar med den beboeliga zonen. Men för svalare stjärnor, historien är mer komplicerad. När coola stjärnor är inaktiva, abiogeneszonen är för nära stjärnan för att överlappa med den beboeliga zonen. Men coola stjärnor kan också vara väldigt aktiva, producerar stora och frekventa bloss. Är dessa facklor tillräckliga för att driva den kemi som leder till livets byggstenar? Det kan vara möjligt, men mycket mer arbete måste göras för att med säkerhet identifiera planeter runt dem som lämpliga för livet.

Vi korsrefererade våra resultat med en katalog över kända exoplaneter som klassificeras som i beboelig zon för att identifiera de som är grundade för livet. Vi hittade två kandidater. Kepler-452b är den minsta exoplanet vi vet som ligger definitivt belägen i både de beboeliga och abiogeneszonerna. Exoplanet Kepler-62e kan också vara i abiogeneszonen, men det är inte lika troligt att det är stenigt.

Tyvärr är båda dessa exoplaneter för långt borta för att James Webb -teleskopet ska kunna undersöka. Även om vi inte hittade några exoplaneter i närheten i både de beboeliga och abiogeneszonerna, vi upptäcker sådana världar med hisnande fart - med flera tusen upptäckta redan. Så det kan inte dröja länge tills vi gör det. Till exempel, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) har en chans att hitta fler system som Kepler-452b som ligger närmare hemmet. Tills dess, vi kan också använda metoden för att undersöka månar runt gigantiska gasplaneter inom beboeliga zoner för att ta reda på om de är grundade för livet.

Även om detta är spännande, det bör noteras att det är mycket svårt att lösa ett problem på grundval av en enda datapunkt. Just nu, Jorden är den enda datapunkten vi har för livet. I framtiden, om vi hittar flera exempel på liv, koncept som abiogeneszonen kan användas för att testa förutsägelserna om olika livsteorier och få ny insikt om hur livet började på jorden och om det kunde ha börjat på något annat sätt. Men naturligtvis kommer det att vara fantastiskt nog helt enkelt att upptäcka livet någonstans utanför vårt solsystem.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.