I deras sökande efter liv i solsystem nära och fjärran, forskare har ofta accepterat närvaron av syre i en planets atmosfär som det säkraste tecknet på att liv kan finnas där. En ny Johns Hopkins-studie, dock, rekommenderar en omprövning av den tumregeln.

Simulerar i labbet atmosfären på planeter bortom solsystemet, forskare skapade framgångsrikt både organiska föreningar och syre, frånvarande av liv.

Resultaten, publicerad 11 december av tidskriften ACS Earth and Space Chemistry , tjäna som en varnande berättelse för forskare som menar att närvaron av syre och organiska ämnen i avlägsna världar är bevis på liv där.

"Våra experiment producerade syre och organiska molekyler som kunde fungera som byggstenarna för livet i labbet, bevisar att närvaron av båda inte definitivt indikerar liv, säger Chao He, biträdande forskare vid Johns Hopkins University Department of Earth and Planetary Sciences och studiens första författare. "Forskare måste noggrannare överväga hur dessa molekyler produceras."

Syre utgör 20 procent av jordens atmosfär och anses vara en av de mest robusta biosignaturgaserna i jordens atmosfär. I sökandet efter liv bortom jordens solsystem, dock, lite är känt om hur olika energikällor initierar kemiska reaktioner och hur dessa reaktioner kan skapa biosignaturer som syre. Medan andra forskare har kört fotokemiska modeller på datorer för att förutsäga vad exoplanetatmosfärer skulle kunna skapa, inga sådana simuleringar såvitt han känner till har tidigare genomförts i labbet.

Forskargruppen utförde simuleringsexperimenten i en specialdesignad Planetary HAZE (PHAZER) kammare i Sarah Hörsts labb, biträdande professor i jord- och planetvetenskap och tidningens medförfattare. Forskarna testade nio olika gasblandningar, överensstämmer med förutsägelser för exoplanetatmosfärer av superjord och mini-Neptunustyp; sådana exoplaneter är den vanligaste typen av planeter i vår Vintergatans galax. Varje blandning hade en specifik sammansättning av gaser som koldioxid, vatten, ammoniak, och metan, och var och en upphettades vid temperaturer från cirka 80 till 700 grader Fahrenheit.

Han och teamet lät varje gasblandning flöda in i PHAZER-installationen och exponerade sedan blandningen för en av två typer av energi, menad att efterlikna energi som utlöser kemiska reaktioner i planetariska atmosfärer:plasma från en växelströmsglödurladdning eller ljus från en ultraviolett lampa. Plasma, en energikälla starkare än UV-ljus, kan simulera elektriska aktiviteter som blixtar och/eller energipartiklar, och UV-ljus är den främsta drivkraften för kemiska reaktioner i planetariska atmosfärer som de på jorden, Saturnus och Pluto.

Efter att ha kört experimenten kontinuerligt i tre dagar, motsvarande den tid gas skulle exponeras för energikällor i rymden, forskarna mätte och identifierade resulterande gaser med en masspektrometer, ett instrument som sorterar kemiska ämnen efter deras förhållande mellan massa och laddning.

Forskargruppen hittade flera scenarier som producerade både syre och organiska molekyler som kunde bygga socker och aminosyror - råvaror för vilka livet kunde börja - som formaldehyd och vätecyanid.

"Folk brukade antyda att syre och organiska ämnen är närvarande tillsammans indikerar liv, men vi producerade dem abiotiskt i flera simuleringar, " Han säger. "Detta tyder på att även närvaron av allmänt accepterade biosignaturer kan vara en falsk positiv för livet."