Om vi kunde upptäcka en tydlig, entydig biosignatur på bara en av de tusentals exoplaneter vi känner till, skulle det vara ett enormt, spelförändrande ögonblick för mänskligheten. Men det är extremt svårt. Vi är helt enkelt inte på en plats där vi kan vara säkra på att det vi upptäcker betyder vad vi tror eller ens hoppas att det gör.
Men tänk om vi tittade på många potentiella världar samtidigt?
Det är antaganden som plågar oss. Varje kemikalie vi upptäcker i en exoplanetatmosfär, även med den kraftfulla JWST, åtföljs av en uppsättning antaganden. Vi vet helt enkelt inte tillräckligt än för att det ska bli på något annat sätt. Detta sätter oss i en svår plats med tanke på omfattningen av frågan vi försöker svara på:finns det liv bortom jorden?
"Ett grundläggande mål för astrobiologi är att upptäcka liv utanför jorden", skriver författarna till en ny uppsats. Den har titeln "An Agnostic Biosignature Based on Modeling Panspermia and Terraformation", och den är tillgänglig på preprint-webbplatsen arXiv . Författarna är Harrison B. Smith och Lana Sinapayen. Smith kommer från Earth-Life Science Institute vid Tokyo Institute of Technology i Japan och Sinapayen kommer från Sony Computer Science Laboratories i Kyoto, Japan.
Det grundläggande målet som författarparet ger röst åt är svårt att nå. "Detta visar sig vara en exceptionell utmaning utanför vårt solsystem, där starka antaganden måste göras om hur livet skulle manifestera sig och interagera med sin planet", förklarar författarna.
Vi vet bara hur jordens biosfär fungerar, och vi får anta vilka likheter det kan finnas med andra planeter. Vi har ingen konsensus om hur biosfärer kan fungera. Vi är inte helt okunniga, eftersom kemi och fysik gör vissa saker möjliga och andra omöjliga. Men vi är ingen auktoritet på biosfärer.
Forskare är ganska bra på att modellera saker och försöka generera användbara svar, samt generera relevanta frågor som de kanske inte hade tänkt på utan modeller. I det här verket tog författarparet en annan inställning till att förstå livet på andra världar och vilka ansträngningar vi kan göra för att upptäcka det.
"Här utforskar vi en modell av liv som sprider sig mellan planetsystem via panspermia och terraformation", skriver författarna. "Vår modell visar att när liv fortplantar sig över galaxen, uppstår korrelationer mellan planetariska egenskaper och plats och kan fungera som en agnostisk biosignatur i populationsskala."
Ordet "agnostiker" är nyckeln här. Det betyder att de siktar på att upptäcka en biosignatur som är oberoende av de antaganden som vi normalt besväras av. "Denna biosignatur är agnostisk eftersom den är oberoende av starka antaganden om någon speciell instansiering av liv eller planetkaraktär - genom att fokusera på en specifik hypotes om vad livet kan göra snarare än vad liv kan vara", förklarar författarna.
Detta tillvägagångssätt är annorlunda. De analyserar planeter efter deras observerade egenskaper och grupperar dem sedan baserat på dessa observationer. Sedan undersöker de själva klustrens rumsliga utsträckning. Det leder till ett sätt att prioritera enskilda planeter för deras potential att hysa liv.
Panspermia och terraforming spelar nyckelroller. Vi vet att stenar kan resa mellan världar, och det kallas lithopanspermia. Kraftfulla nedslag på Mars lyfte upp stenar i rymden, av vilka några så småningom föll till jorden. Om vilande organismer som sporer kunde överleva resan, är det åtminstone möjligt att livet kan spridas på detta sätt.
Terraforming är självförklarande för det mesta. Det är ansträngningen att skapa en värld så att den blir mer beboelig. Om det finns andra tekniska, rymdfarande civilisationer där ute, är ett användbart arbetsantagande att de så småningom kommer att terraforma andra världar om de varar tillräckligt länge. I vilket fall som helst kan även icke-teknologiskt liv medvetet förändra sin miljö. (Sitta och titta på bävrar någon gång.)
Författarna gör en intressant poäng angående panspermia och terraforming. De är båda saker som livet redan gör, typ. "I slutändan är våra postulat av panspermia och terraformation bara välförstådda kännetecken för liv (proliferation via replikering och anpassning med dubbelriktad miljöåterkoppling), eskalerade till planetarisk skala och utförs på en interstellär skala", skriver de.
Författarnas modell visar att hur planeter är fördelade runt stjärnor, tillsammans med deras andra egenskaper, kan vara bevis på liv utan att ens försöka upptäcka kemiska biosignaturer. Detta är den agnostiska delen av deras arbete. Det är mer kraftfullt än en kamp för en planet i taget för att upptäcka biosignaturer, lika plågad som den ansträngningen är av antaganden. Enstaka planeter med upptäckta biosignaturer kan alltid bortförklaras med något avvikande. Men det är svårare att göra med den här agnostiska metoden.
"Hypotesen om att liv sprider sig via panspermia och terraformation tillåter oss att söka efter biosignaturer samtidigt som vi avstår från alla starka antaganden om inte bara livets egenheter (t.ex. dess metabolism) och planetarisk beboelighet (t.ex. kräver flytande ytvatten) utan även den potentiella bredden av struktur och kemisk komplexitet som ligger till grund för levande system," förklarar författarna.
Vi är vana vid att tänka på specifika kemikalier, och vilka typer av atmosfärer exoplaneter har för att bestämma närvaron av biosignaturer. Men det är inte så det här fungerar. Den här modellen är agnostisk, så det handlar egentligen inte om specifika kemiska biosignaturer. Det handlar mer om de mönster och kluster vi kan upptäcka i populationer av planeter som kan signalera närvaron av liv via panspermia och terraforming.
Terraformade planeter kan identifieras från deras klustring, hävdar författarna. Det beror på att när de är terraformade måste planeterna reflektera den ursprungliga planeten.
Det finns hinder för denna metod som begränsar dess användbarhet och genomförande. Enligt författarna måste de identifiera "... specifika sätt på vilka bättre förståelse av astrofysiska och planetära processer skulle förbättra vår förmåga att upptäcka liv."
Men även utan mer detaljer är metoden tankeväckande och kreativ. I slutändan leder författarnas modell och metod till ett nytt sätt att tänka på livets hierarkier och hur dessa hierarkier kan replikeras på andra planeter.
Om denna metod förstärks och mer färdigutvecklad, vem vet vad den kan leda till?
Mer information: Harrison B. Smith et al, An Agnostic Biosignature Based on Modeling Panspermia and Terraformation, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.14195
Journalinformation: arXiv
Tillhandahålls av Universe Today
