Forskare kan behöva ompröva sina uppskattningar för hur många planeter utanför vårt solsystem som kan vara värd för en rik mångfald av liv.

I en ny studie, ett team som leds av UC Riverside upptäckte att en ansamling av giftiga gaser i atmosfären på de flesta planeter gör dem olämpliga för komplext liv som vi känner det.

Traditionellt, mycket av sökandet efter utomjordiskt liv har fokuserat på vad forskare kallar "den beboeliga zonen, " definieras som intervallet av avstånd från en stjärna som är tillräckligt varm för att flytande vatten skulle kunna finnas på en planets yta. Den beskrivningen fungerar för grundläggande, encelliga mikrober – men inte för komplexa varelser som djur, som inkluderar allt från enkla svampar till människor.

Teamets arbete, publicerad idag i The Astrofysisk tidskrift , visar att redovisning av förutspådda nivåer av vissa giftiga gaser minskar den säkra zonen för komplext liv med minst hälften - och i vissa fall eliminerar den helt.

"Detta är första gången de fysiologiska gränserna för livet på jorden har ansetts förutsäga fördelningen av komplext liv på andra håll i universum, sa Timothy Lyons, en av studiens medförfattare, en framstående professor i biogeokemi vid UCR:s institution för jord- och planetvetenskap, och chef för Alternative Earths Astrobiology Center, som sponsrade projektet.

"Föreställ dig en 'beboelig zon för komplext liv' definierad som en säker zon där det skulle vara rimligt att stödja rika ekosystem som vi hittar på jorden idag, " Lyons förklarade. "Våra resultat indikerar att komplexa ekosystem som vårt inte kan existera i de flesta regioner av den beboeliga zonen som traditionellt definierats."

Använda datormodeller för att studera atmosfäriskt klimat och fotokemi på en mängd olika planeter, laget övervägde först koldioxid. Alla dykare vet att för mycket av denna gas i kroppen kan vara dödlig. Men planeter för långt från sin värdstjärna kräver koldioxid - en potent växthusgas - för att hålla temperaturer över fryspunkten. Jord ingår.

"För att upprätthålla flytande vatten i den yttre kanten av den konventionella beboeliga zonen, en planet skulle behöva tiotusentals gånger mer koldioxid än vad jorden har idag, sa Edward Schwieterman, studiens huvudförfattare och en NASA Postdoc-stipendiat som arbetar med Lyons. "Det är långt över de nivåer som är kända för att vara giftiga för människor och djur på jorden."

Den nya studien drar slutsatsen att koldioxidtoxicitet ensam begränsar enkla djurliv till högst hälften av den traditionella beboeliga zonen. För människor och andra högre ordningens djur, som är känsligare, den säkra zonen krymper till mindre än en tredjedel av det området.

Vad är mer, det finns ingen säker zon alls för vissa stjärnor, inklusive två av solens närmaste grannar, Proxima Centauri och TRAPPIST-1. Typen och intensiteten av ultraviolett strålning som dessa kylare, svagare stjärnor som sänder ut kan leda till höga koncentrationer av kolmonoxid, ännu en dödlig gas. Kolmonoxid binder till hemoglobin i djurblod - föreningen som transporterar syre genom kroppen. Även små mängder av det kan orsaka kroppscellers död på grund av syrebrist.

Kolmonoxid kan inte ackumuleras på jorden eftersom vår varmare, ljusare sol driver kemiska reaktioner i atmosfären som förstör den snabbt. Även om teamet nyligen drog slutsatsen att mikrobiella biosfärer kanske kan frodas på en planet med rikligt med kolmonoxid, Schwieterman betonade att "detta verkligen inte skulle vara bra platser för människors eller djurliv som vi känner det på jorden."

Forskare har bekräftat nästan 4, 000 planeter som kretsar runt andra stjärnor än solen, men ingen av dem kommer att vara möjlig att besöka personligen. De är helt enkelt för långt borta. Närmast är Proxima Centauri b, vilket skulle ta 54, 400 år för nuvarande rymdfarkoster att nå. Att använda teleskop för att upptäcka mängder av vissa gaser i deras atmosfärer är ett av de enda sätten att studera dessa så kallade exoplaneter.

"Våra upptäckter ger ett sätt att bestämma vilken av dessa otaliga planeter vi bör observera mer i detalj, sa Christopher Reinhard, en tidigare UCR-student som nu är biträdande professor vid Georgia Institute of Technology, medförfattare till denna studie, och medledare för Alternative Earths-teamet. "Vi skulle kunna identifiera annars beboeliga planeter med koldioxid- eller kolmonoxidnivåer som sannolikt är för höga för att stödja komplext liv."

Resultaten från lagets tidigare arbete informerar redan nästa generations rymduppdrag som NASA:s föreslagna Habitable Exoplanet Observatory. Till exempel, eftersom syre är avgörande för komplext liv på jorden och kan detekteras på distans, teamet har studerat hur vanligt det kan vara i olika planeters atmosfärer.

Förutom jorden, ingen planet i vårt solsystem är värd för liv som kan karakteriseras på avstånd. Om det finns liv någon annanstans i solsystemet, Schwieterman förklarade, det är djupt under en stenig eller isig yta. Så, exoplaneter kan vara vårt bästa hopp för att hitta beboeliga världar mer lik vår egen.

"Jag tror att att visa hur sällsynt och speciell vår planet är bara förbättrar fallet för att skydda den, " sade Schwieterman. "Så vitt vi vet, Jorden är den enda planeten i universum som kan upprätthålla mänskligt liv."