Cornell-astronomer har nått in i naturens färgpalett från tidig jord för att skapa ett kosmiskt "fuskblad" för att titta på avlägsna världar. Genom att korrelera nyanser och nyanser, forskare strävar efter att förstå var upptäckta exoplaneter rimligen kan falla längs deras eget evolutionära spektrum.

"I vårt sökande efter att förstå exoplaneter, vi använder den tidiga jorden och dess biologiska milstolpar i historien som en Rosetta-sten, sa Jack O'Malley-James, en forskarassistent vid Cornells Carl Sagan Institute.

O'Malley-James har skrivit "Expanding the Timeline for Earth's Photosynthetic Red Edge Biosignature" med Lisa Kaltenegger, professor i astronomi och chef för Sagan Institute. Tidningen publicerades den 9 juli i Astrofysisk tidskrift .

"Om en utomjording hade använt färg för att observera om vår jord hade liv, den utomjordingen skulle se väldigt olika färger genom vår planets historia – som går tillbaka miljarder år – när olika livsformer dominerade jordens yta, sa Kaltenegger.

"Astronomer hade bara koncentrerat sig på vegetation tidigare, men med en bättre färgpalett, Forskare kan nu se bortom en halv miljard år och upp till 2,5 miljarder år tillbaka på jordens historia för att matcha perioder på exoplaneter, " Hon sa.

Under de senaste halvmiljardåren – ungefär 10 % av vår planets livstid – klorofyll, finns i många välbekanta former av växtliv som löv och lavar, har varit nyckelkomponenten i jordens biosignatur. Men annan flora, som cyanobakterier och alger, är mycket äldre än landbaserad vegetation, men deras klorofyllinnehållande strukturer lämnar sina egna tecken på planetens yta.

"Forskare kan observera ytbiosignaturer bortom vegetation på jordliknande exoplaneter genom att använda vår egen planet som nyckeln till vad man ska leta efter, " sa O'Malley-James.

"När vi upptäcker en exoplanet, denna forskning ger oss ett mycket bredare spektrum för att se tillbaka i tiden, " sa Kaltenegger. "Vi förlänger den tid som vi kan hitta ytbiota från 500 miljoner år (utbredd landvegetation) till cirka 1 miljard år sedan med lavar och upp till 2 eller 3 miljarder år sedan med cyanobakterier."

O'Malley-James och Kaltenegger modellerade spektra av jordliknande exoplaneter med olika ytorganismer som använder klorofyll. Scenarier kan inkludera där ett fåtal organismer dominerar hela ytan på en jordliknande planet, som den fiktiva, Dagobahs sumpiga värld, hem till Yoda i "Star Wars"-filmerna.

Lavar (en symbiotisk svamp- och fotosyntetisk partnerskap) kan ha koloniserat jordens landmassor för cirka 1,2 miljarder år sedan och skulle ha målat jorden i salvia till mintgröna färger. Denna täckning skulle ha genererat en "icke-vegetativ" fotosyntetisk rödkantsignatur (den del av spektrumet som hjälper till att hålla planeter från att brännas av solen) innan biotan av dagens moderna jord tog över.

O'Malley-James och Kaltenegger sa att cyanobakterier – som ytalger – kan ha varit utbredda för mellan 2 miljarder och 3 miljarder år sedan, producerar en fotosyntetisk röd kant, och kunde hittas på andra jordliknande exoplaneter.

Denna forskning visar att lavar, alger och cyanobakterier kunde ha tillhandahållit en detekterbar ytröd kantfunktion för en yngre jord, långt innan landvegetationen blev utbredd för 500 miljoner till 750 miljoner år sedan, sa O'Malley-James.

"Detta papper utökar användningen av en fotosyntetisk röd kantytas biofunktion till tidigare tider i jordens historia, " han sa, "samt till ett bredare utbud av beboeliga scenarier för extrasolära planeter."