De säger att variation är livets krydda, och nu tyder nya upptäckter från Johns Hopkins-forskare på att en viss elementär "variation" - svavel - verkligen är en "krydda" som kanske kan peka på tecken på liv.

Dessa fynd från forskarnas labbsimuleringar visar att svavel avsevärt kan påverka observationer av avlägsna planeter bortom solsystemet; resultaten har implikationer för användningen av svavel som ett tecken på utomjordiskt liv, samt påverka hur forskare ska tolka data om planetariska atmosfärer.

En rapport om fynden publicerades idag i Natur astronomi .

"Vi fann att bara en liten närvaro av svavel i atmosfären, mindre än 2 %, kan ha stor inverkan på vad, och hur många, dis partiklar bildas, säger Chao He, en biträdande forskare vid institutionen för jord- och planetvetenskap vid Johns Hopkins University och studiens första författare.

"Detta förändrar helt vad forskare bör leta efter och förvänta sig när de undersöker atmosfärer på planeter bortom vårt solsystem."

Medan forskare redan vet att svavelgaser påverkar fotokemin hos många planeter i solsystemet som jorden, Venus och Jupiter, inte mycket är känt om svavels roll i atmosfären på planeter bortom solsystemet, eller exoplaneter.

På grund av dess roll som ett väsentligt element för livet på jorden – utsänd från växter och bakterier, och finns i flera aminosyror och enzymer – forskare föreslår att man använder svavelprodukter för att söka efter liv bortom jorden. Att förstå om svavel existerar och hur det påverkar dessa atmosfärer kan hjälpa forskare att avgöra om svavelgaser kan användas som en källa för liv att uppstå, säger han.

Forskare har utfört få studier som simulerar planetariska atmosfärer med svavel i labbet på grund av dess höga reaktivitet och svårigheter att städa upp när ett experiment är gjort, säger han. Faktiskt, svavel är så reaktivt att det till och med skulle ha reagerat med själva experimentupplägget, så forskargruppen var tvungen att uppgradera sin utrustning för att korrekt tolerera svavel. Såvitt han vet, bara tre andra studier som simulerade svavelkemi i labbet finns, och de skulle förstå dess roll i jordens atmosfär; detta är den första labbdrivna simuleringen för att studera svavel i exoplanetatmosfärer.

Chao och kollegor utförde två uppsättningar experiment med koldioxid, kolmonoxid, kväve, väte, vatten och helium som vägledning för deras initiala gasblandningar. Ett experiment inkluderade 1,6 % svavel i blandningen och det andra inte. Forskargruppen utförde simuleringsexperimenten i en specialdesignad Planetary HAZE (PHAZER) kammare i Sarah Hörsts labb, biträdande professor i jord- och planetvetenskap och andra författare på tidningen.

Väl i kammaren, teamet exponerade gasblandningarna för en av två energikällor:
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 analyserat för bildade fasta partiklar och gasprodukter, Han och kollegor fann att blandningen med svavel hade tre gånger fler dispartiklar, eller fasta partiklar suspenderade i gas.

Chaos team fann att de flesta av dessa partiklar var organiska svavelprodukter snarare än svavelsyra eller oktasvavel, som forskare tidigare trodde skulle utgöra majoriteten av svavelpartiklarna på exoplaneter.

"Denna nya information betyder att om du försöker observera en exoplanets atmosfär och analysera dess spektra, när du tidigare förväntade dig att se andra produkter, du bör nu förvänta dig att se dessa organiska svavelprodukter istället. Eller, åtminstone, du ska veta att det inte skulle vara ovanligt att de är där. Detta skulle förändra forskarnas förklaring och tolkning av spektra de ser, " säger han.

Liknande, resultaten bör leda forskare att förvänta sig fler dispartiklar om de observerar exoplanetatmosfärer med svavel, eftersom bara en liten bit svavel ökar disproduktionshastigheten med tre. På nytt, detta skulle förändra hur forskare tolkar sina fynd och kan vara avgörande för framtida observationer av exoplaneter.

Den sista stora implikationen av hans fynd, Han säger, driver de för ökad medvetenhet om att många svavelprodukter kan produceras i labbet, i frånvaro av liv, så forskare bör vara försiktiga och utesluta fotokemiskt producerat svavel innan de föreslår svavels närvaro som ett tecken på liv.