Kolmonoxiddetektorer i våra hem varnar för en farlig uppbyggnad av det färglösa, luktfri gas som vi normalt förknippar med döden. Astronomer, för, har generellt antagit att en ansamling av kolmonoxid i en planets atmosfär skulle vara ett säkert tecken på livlöshet. Nu, en UC Riverside-ledd forskargrupp hävdar motsatsen:himmelska kolmonoxiddetektorer kan faktiskt uppmärksamma oss på en avlägsen värld som myllrar av enkla livsformer.

"Med lanseringen av rymdteleskopet James Webb om två år, astronomer kommer att kunna analysera atmosfären hos vissa steniga exoplaneter, sa Edward Schwieterman, studiens huvudförfattare och en NASA Postdoctoral Program-stipendiat vid UCR:s institution för geovetenskaper. "Det skulle vara synd att förbise en bebodd värld eftersom vi inte övervägde alla möjligheter."

I en studie publicerad idag i The Astrofysisk tidskrift , Schwietermans team använde datormodeller av kemi i biosfären och atmosfären för att identifiera två spännande scenarier där kolmonoxid lätt ackumuleras i atmosfären på levande planeter.

I det första scenariot, teamet hittade svar i vår egen planets djupa förflutna. På det moderna, syrerik jord, kolmonoxid kan inte ackumuleras eftersom gasen snabbt förstörs av kemiska reaktioner i atmosfären. Men för tre miljarder år sedan, världen var en helt annan plats. Havet vimlade redan av mikrobiellt liv, men atmosfären var nästan syrefattig och solen var mycket svagare.

Teamets modeller avslöjar att denna uråldriga version av den bebodda jorden kunde upprätthålla kolmonoxidnivåer på ungefär 100 miljondelar (ppm) - flera storleksordningar större än spåren per miljard av gasen i atmosfären idag.

"Det betyder att vi kan förvänta oss höga kolmonoxidförekomster i atmosfären hos bebodda men syrefattiga exoplaneter som kretsar kring stjärnor som vår egen sol, sa Timothy Lyons, en av studiens medförfattare, en professor i biogeokemi vid UCR:s institution för geovetenskap, och direktör för UCR Alternative Earths Astrobiology Center. "Detta är ett perfekt exempel på vårt teams uppdrag att använda jordens förflutna som en guide i sökandet efter liv någon annanstans i universum."

Ett andra scenario är ännu mer gynnsamt för uppbyggnaden av kolmonoxid:fotokemin kring röda dvärgstjärnor som Proxima Centauri, stjärnan närmast vår sol på 4,2 ljusår bort. Teamets modeller förutspår att om en planet runt en sådan stjärna var bebodd och rik på syre, då bör vi förvänta oss att mängden kolmonoxid är extremt hög – allt från hundratals ppm till flera procent.

"Med tanke på de olika astrofysiska sammanhangen för dessa planeter, vi borde inte bli förvånade över att finna mikrobiella biosfärer som främjar höga nivåer av kolmonoxid, " sade Schwieterman. "Men, dessa skulle verkligen inte vara bra platser för människor eller djur som vi känner det på jorden."

Jordstorlek, steniga planeter har upptäckts som kretsar i den beboeliga zonen av Proxima Centauri och andra liknande stjärnor, vilket betyder att de kan hysa flytande vatten, en viktig ingrediens för livet. Sådana planeter är sannolikt mål för ytterligare karaktärisering av rymdteleskopet James Webb, planerad att lanseras i mars 2021.

Den aktuella studien är en del av en bred ansträngning för att förbereda sig för dessa framtida uppdrag genom att katalogisera olika kombinationer av atmosfäriska gaser som kan vara bevis på en bebodd värld – så kallade biosignaturgaser. Vissa gaser, som kolmonoxid, hade tidigare föreslagits som "antibiosignaturer" - bevis på att en planet inte är bebodd - om den kan upptäckas på avstånd i tillräckligt överflöd. Men dessa antaganden gäller bara i specifika fall.

"Även om andra studier har gjort exoplanetfotokemisk modellering som inkluderar kolmonoxid, ingen hade fokuserat på kolmonoxid på jordliknande exoplaneter på ett så systematiskt sätt, "Sade Schwieterman. "Nu har vi en guidebok för att bestämma vilka nivåer av kolmonoxid som är kompatibla med en fotosyntetisk biosfär."