과학자들은 우리 태양계를 넘어 생명의 증거를 찾으려고 노력하면서“낮은 과일”접근 방식을 취해야합니다. 기본적으로 이것은 행성이 표면에 액체 물을 가지고 충분한 산소가있는 조밀 한 대기에 충분히 따뜻할 수 있는지 여부에 따라 행성이 "잠재적으로 거주 가능"할 수 있는지 여부를 결정합니다.
이것은 먼 행성을 조사하는 기존의 방법이 대체로 간접적이며 지구가 생명을 지탱할 수있는 하나의 행성이라는 사실의 결과입니다. 그러나 산소가 많은 행성이 생명을 보장하지 못한다면 어떨까요? 존스 홉킨스 대학교 (Johns Hopkins University)의 한 팀의 새로운 연구에 따르면, 이것은 아마도 그럴 수 있습니다.
이번 연구 결과는 최근 과학 저널에 발표 된“차가운 외계 행성의 기체 상 화학 : 실험실 시뮬레이션의 통찰”이라는 제목의 연구에 발표되었습니다. ACS 지구와 우주 화학. 연구를 위해 연구팀은 실험실 환경에서 태양계 외계 행성의 대기를 시뮬레이션하여 산소가 반드시 생명의 표시가 아님을 증명했습니다.
지구상에서 산소 가스는 대기의 약 21 %를 차지하고 광합성의 결과로 생겨나 고, 그 결과 큰 산소 발생 사건 (약 22 억 4 천만 년 전)에 정점에 도달했습니다. 이 사건은 질소, 이산화탄소 및 불활성 가스로 구성된 지구에서 오늘날 우리가 알고있는 질소-산소 혼합물로 바뀌면서 지구 대기의 구성을 크게 변화 시켰습니다.
지구상의 복잡한 생명체의 출현에 대한 중요성 때문에, 산소 가스는 지구 너머의 생명의 징후를 찾을 때 가장 중요한 생체 서명 중 하나로 간주됩니다. 결국, 산소 가스는 광합성 유기체 (예 : 박테리아 및 식물)의 결과이며 곤충 및 포유류와 같은 복잡한 동물에 의해 소비됩니다.
그러나 과학자들은 다양한 에너지 원이 화학 반응을 일으키는 방법과 이러한 반응이 어떻게 산소와 같은 생체 특징을 만들 수 있는지에 대해 잘 모릅니다. 연구원들이 컴퓨터에서 광화학 모델을 실행하여 어떤 외계 행성이 생성 할 수 있는지 예측했지만 실험실 환경에서의 실제 시뮬레이션은 부족했습니다.
연구팀은 JHU의 지구 및 행성 과학 조교수이자 논문의 주요 저자 중 한 명인 Sarah Hörst의 실험실에서 특별히 설계된 Planetary HAZE (PHAZER) 챔버를 사용하여 시뮬레이션을 수행했습니다. 연구원들은 외계 행성을 시뮬레이션하기 위해 9 가지 가스 혼합물을 만드는 것으로 시작했다.
이 혼합물은 우리 은하에서 가장 흔한 두 가지 외계 행성 인 수퍼-아티스와 미니-넵튠에 대한 예측과 일치했다. 이러한 예측에 따라, 각 혼합물은 이산화탄소, 물, 암모니아 및 메탄으로 구성되었고 27 내지 370 ℃ (80 내지 700 ℉)의 온도로 가열되었다.
연구팀은 각 혼합물을 PHAZER 챔버에 주입하고 대기에서 화학 반응을 일으키는 것으로 알려진 두 가지 형태의 에너지 중 하나 인 교류 및 자외선으로부터의 플라즈마에 노출시켰다. 전자는 번개 나 에너지 입자와 같은 전기적 활동을 시뮬레이션 한 반면, 태양 광은 태양계의 화학 반응의 주요 원인 인 태양의 빛을 시뮬레이션했습니다.
3 일 동안 실험을 연속적으로 실행 한 후 대기 가스가 우주의 에너지 원에 얼마나 오래 노출되는지에 해당하는 결과, 질량 분광계로 결과 분자를 측정하고 확인했습니다. 그들이 발견 한 것은 여러 시나리오에서 산소와 유기 분자가 생성되었다는 것입니다. 여기에는 포름 알데히드와 시안화 수소가 포함되어 있으며 아미노산과 당을 생산할 수 있습니다.
요컨대, 연구팀은 간단한 화학 반응을 통해 산소 가스와 생명이 출현 할 수있는 원료가 모두 생성 될 수 있음을 입증 할 수있었습니다. 이 연구의 수석 저자 인 차오 허 (Chao He)는 다음과 같이 설명했다.
“사람들은 산소와 유기물이 함께 존재한다는 것이 생명을 의미한다고 제안했지만 우리는 여러 번의 시뮬레이션을 통해 비 생물학적으로 생성했습니다. 이것은 일반적으로 받아 들여진 생체 서명의 공존조차도 생명에 대해 거짓 긍정이 될 수 있음을 시사한다”고 말했다.
이 연구는 태양계 너머의 삶을 찾는 데 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 앞으로 차세대 망원경은 외계 행성을 직접 이미징하고 대기에서 스펙트럼을 얻을 수있는 능력을 제공 할 것입니다. 그러한 경우 산소의 존재는 거주성에 대한 잠재적 징후로 재고 될 필요가있을 수 있습니다. 운 좋게도 여전히 찾을 수있는 많은 생체 서명이 있습니다!
