Fluorescentie als een indicatie van buitenaards leven?

Subtiele lichten kunnen het leven op Proxima b en andere nabijgelegen aardtweelingen aangeven

De biofluorescentie van buitenaardse levensvormen zou hun aanwezigheid op nabijgelegen aardse tweelingen kunnen verraden. © Cornell University
voorlezen

Lichtsignaal van het leven: een subtiele verlichting zou kunnen onthullen of er buitenaards leven is op aardachtige exoplaneten in onze buurt. Omdat de buitenaardse organismen zichzelf zouden kunnen beschermen door fluorescentie tegen de harde UV-stralen van hun sterren - en deze fluorescentie zou zichtbaar zijn voor toekomstige telescopen, zoals astronomen nu hebben vastgesteld. Ze kwamen met het idee voor hun studie omdat veel terrestrische organismen deze biofluorescentie vertonen.

De meeste planten doen het, sommige haaien en andere zeevis en ook koralen: ze fluoresceren. Deze subtiele gloed wordt gecreëerd omdat deze organismen chemische verbindingen dragen die de hoogenergetische straling van het binnenkomende zonlicht absorberen en stimuleren. Wanneer de geëxciteerde atomen terugvallen naar hun grondtoestand, geven ze de overtollige energie af als zichtbaar of infrarood licht met een langere golflengte.

Biofluorescentie bij zeevis. © Sparks et al / PLOS ONE, doi: 10.1371 / journal.pone.0083259, CC-by-sa 4.0

Voor veel planten en koralen dient deze biofluorescentie als UV-bescherming. Door een deel van de harde straling opnieuw uit te stralen in de vorm van niet-flatterend licht, voorkomen ze ernstige celbeschadiging. Deze fluorescentie is te zwak om met het blote oog te zien, maar sensoren van satellieten kunnen het vanuit de baan van de aarde detecteren.

Woon je op Proxima Centauri b and Co?

Hier komt het idee van Lisa Kaltenegger en Jack O'Malley-James van de Cornell University naar voren. Omdat ze vermoeden dat zelfs buitenaardse levensvormen een dergelijke aanpassing aan een UV-rijke omgeving hadden kunnen ontwikkelen. Dit zou hoogstwaarschijnlijk het geval zijn voor exoplaneten in de bewoonbare zone van rode dwergen van het M type kleine sterren met frequente uitbarstingen van straling op hun oppervlak. "Deze planeten zouden vaak schoten van sterke UV-straling ervaren, " verklaren de astronomen.

Maar precies dit type ster is heel gebruikelijk in onze kosmische omgeving. De meeste van de nabijgelegen rotsplaneten in de bewoonbare zone draaien rond dergelijke actieve dwergsterren. Onder deze potentieel levensvriendelijke werelden bevinden zich onze volgende exoplaneetbuurt, Proxima Centauri b, maar ook LHS 1140b, Ross 128b en de zeven aardtweelingen rond TRAPPIST-1. In principe zou het deze tweeling tot leven kunnen brengen op voorwaarde dat deze organismen de UV-stralenregen stoppen. "Dan kan biofluorescentie ons helpen ze te detecteren", legt Kaltenegger uit. tonen

Zou een buitenaardse biofluorescentie zichtbaar zijn?

De grote vraag is echter of we de zwakke fluorescentie überhaupt wel vanaf de aarde konden zien gloeien. De astronomen hebben dit nu onderzocht in een modelsimulatie voor Proxima Centauri b, LHS 1140b en de zeven TRAPPIST-1-planeten. Voor hun scenario namen ze aan dat de planeet een uitgestrekte ondiepe oceaan heeft waarin zich biofluorescent leven vormt. Deze zouden licht uitstralen in hetzelfde spectrale bereik en met dezelfde conversieratio als sommige terrestrische koralen en bomen.

In het model hebben de astronomen vervolgens getest of en hoe de helderheid van de planeet zou veranderen als gevolg van de fluorescentie van zijn leefwereld - zowel in rustige fasen van de ster als tijdens een UV-uitbraak. Ze onderzochten ook de invloed van dichte vegetatie en de kans op verwarring met de fluorescentie van mineralen.

Duidelijke helderheidsverhoging

Het resultaat: Als er buitenaards leven is op deze naburige planeten en als deze biofluoresces, dan kunnen we dit detecteren. Omdat met een onbewolkte hemel, de helderheid van de planeet tijdens een UV-douche op de juiste golflengte met 200 tot 1.300 procent zou kunnen toenemen, zoals de onderzoekers berekenden. Met een dekking van 50 procent is de toename van de helderheid nog steeds ongeveer 150 tot 250 procent.

"Biofluorescentie kan de zichtbare lichtstroom in het spectrum van de planeet tijdelijk met maximaal twee orden van grootte verhogen", zeggen Kaltenegger en O'Malley-James. Het spectrale signaal zou specifiek genoeg zijn om niet te worden verward met anorganische fluorescentie. Voor de huidige telescopen zou dit nog steeds te zwak zijn, maar zelfs de in aanbouw zijnde Extreem Grote Telescoop (ELT) in Chili zou krachtig genoeg zijn, zoals de astronomen uitleggen.

Dit is hoe men buitenaards leven via fluorescentie zou kunnen detecteren © Cornell University

Mogelijk bewijs al in tien jaar

Daarom, als er leven is op een van de nabijgelegen aardse tweelingen, kunnen we dat de komende tien jaar ervaren. "Biofluorescentie zou de verborgen biosferen van dergelijke werelden kunnen onthullen door hun tijdelijke gloed", zegt Kaltenegger. We zouden gewoon de telescopen op deze planeten moeten richten en wachten op een uitbarsting van ultraviolette straling om buitenaardse levensvormen te fluoresceren.

In elk geval geloven astronomen dat het de moeite waard is om te zoeken naar leven op nabijgelegen exoplaneten zoals Proxima Centauri b, LHS 1140b, of de zeven aardtweelingen rond TRAPPIST-1 - ondanks of vanwege hun actieve sterren. "Deze lichtgevende fenomenen behoren tot onze beste kansen om het leven op exoplaneten te vinden, " zegt O'Malley-James. (Maandelijkse kennisgevingen van de Royal Astronomical Society, 2019; doi: 10.1093 / mnras / stz1842)

Bron: Cornell University

- Nadja Podbregar