Μια ομάδα αστρονόμων εντόπισε τα πιο ελπιδοφόρα, όπως τα χαρακτηρίζει, μέχρι σήμερα σημάδια ενός πιθανού βιοσήματος, ή σημάδια ζωής στο παρελθόν ή στο παρόν που συνδέονται με βιολογική δραστηριότητα, σε έναν εξωπλανήτη με την ονομασία K2-18b. Όμως οι συγγραφείς της μελέτης, καθώς και άλλοι ειδικοί, παραμένουν επιφυλακτικοί και δεν έχουν δηλώσει ότι πρόκειται για οριστική ανακάλυψη ζωής πέρα από τον πλανήτη μας.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, η ομάδα εντόπισε χημικά αποτυπώματα μέσα στην ατμόσφαιρα του K2-18b που υποδηλώνουν την παρουσία διμεθυλοσουλφιδίου ή DMS και ενδεχομένως διμεθυλοδιθειούχου ή DMDS. Στη Γη, και τα δύο μόρια παράγονται μόνο από μικροβιακή ζωή, συνήθως θαλάσσιο φυτοπλαγκτόν.
Μια μελέτη που περιγράφει λεπτομερώς τα ευρήματα δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο The Astrophysical Journal Letters.
Ο K2-18b, που βρίσκεται 124 έτη φωτός μακριά από τη Γη, θα μπορούσε να είναι ένας κόσμος Hycean: ένας δυνητικά κατοικήσιμος πλανήτης που καλύπτεται εξ ολοκλήρου από υγρό νερό με ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Nikku Madhusudhan, καθηγητής αστροφυσικής και εξωπλανητικής επιστήμης στο Ινστιτούτο Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Cambridge.
Ο Madhusudhan και οι συνάδελφοί του διατύπωσαν για πρώτη φορά την ιδέα των κόσμων Hycean το 2021, αφού διαπίστωσαν ότι μπορεί να υπάρχουν ωκεανοί υγρού νερού στον K2-18b.
Ο πλανήτης βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου του, πράγμα που σημαίνει ότι ο κόσμος βρίσκεται ακριβώς στη σωστή θερμοκρασία και απόσταση από το άστρο για να φιλοξενήσει υγρό νερό στην επιφάνειά του.
«Προηγούμενες θεωρητικές εργασίες είχαν προβλέψει ότι υψηλά επίπεδα αερίων με βάση το θείο, όπως το DMS και το DMDS, είναι πιθανά σε κόσμους του Υκεανού», δήλωσε ο Madhusudhan σε μια δήλωση. «Και τώρα το παρατηρήσαμε, σύμφωνα με τις προβλέψεις. Λαμβάνοντας υπόψη όλα όσα γνωρίζουμε για αυτόν τον πλανήτη, ένας κόσμος Hycean με έναν ωκεανό που σφύζει από ζωή είναι το σενάριο που ταιριάζει καλύτερα με τα δεδομένα που έχουμε».
Ανιχνεύσεις από το τηλεσκόπιο Webb
Είναι πιθανό τα μόρια να παράγονται από μια άλλη άγνωστη χημική διαδικασία στον πλανήτη, η οποία δεν απαιτεί ζωή.
Τα τελευταία ευρήματα βασίζονται σε προηγούμενες έρευνες της ίδιας ομάδας αστρονόμων, οι οποίοι ανίχνευσαν επίσης διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο μέσα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη χρησιμοποιώντας τα όργανα του Webb Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph και Near-Infrared Spectrograph. Η ομάδα πραγματοποίησε τη νέα ανίχνευση χρησιμοποιώντας το μέσο υπέρυθρο όργανο του Webb.
«Πρόκειται για μια ανεξάρτητη σειρά αποδείξεων, χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό όργανο από ό,τι κάναμε προηγουμένως και ένα διαφορετικό εύρος μήκους κύματος του φωτός, όπου δεν υπάρχει επικάλυψη με τις προηγούμενες παρατηρήσεις», δήλωσε ο Madhusudhan. «Το σήμα βγήκε έντονα και καθαρά».
Προηγούμενα δεδομένα του K2-18b, που ελήφθησαν με το Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph και το Near-Infrared Spectrograph του Webb, δείχνουν αφθονία μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, καθώς και πιθανή ανίχνευση ενός μορίου που ονομάζεται διμεθυλοσουλφίδιο.
Προηγούμενα δεδομένα του K2-18b, τα οποία ελήφθησαν με τον απεικονιστή εγγύς υπερύθρου και τον φασματογράφο χωρίς σχισμές και τον φασματογράφο εγγύς υπερύθρου του Webb, δείχνουν αφθονία μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, καθώς και πιθανή ανίχνευση ενός μορίου που ονομάζεται διμεθυλοσουλφίδιο. NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI), Joseph Olmsted (STScI)
Όμως ο Madhusudhan και οι συν-συγγραφείς του αναγνωρίζουν ότι χρειάζονται περισσότερα δεδομένα προτού ισχυριστούν ότι υπάρχουν άμεσες αποδείξεις για ζωή σε έναν άλλο κόσμο. Η ομάδα πιστεύει ότι 16 έως 24 ώρες παρακολούθησης με τη χρήση του Webb θα το καταστήσουν αυτό δυνατό.
«Είναι σημαντικό να είμαστε βαθιά (σκεπτικιστές) απέναντι στα δικά μας αποτελέσματα, γιατί μόνο με δοκιμές και επαναληπτικές δοκιμές θα μπορέσουμε να φτάσουμε στο σημείο να είμαστε σίγουροι γι’ αυτά», δήλωσε ο Madhusudhan. «Έτσι πρέπει να λειτουργεί η επιστήμη».
Ωστόσο, άλλοι ειδικοί πιστεύουν ότι, ενώ τα αποτελέσματα υπόσχονται ενθουσιασμό, η επιβεβαίωση της ύπαρξης ζωής πέρα από τη Γη – και ακόμη και η απόφαση για το τι είδους εξωπλανήτης είναι ο K2-18b – θα χρειαστεί πολύ περισσότερο χρόνο και δεδομένα.
Η αστροφυσικός Sara Seager, καθηγήτρια φυσικής, πλανητικής επιστήμης, αεροναυπηγικής και αστροναυπηγικής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης, δήλωσε ότι οι ανεξάρτητες ομάδες έχουν εντελώς διαφορετικές ερμηνείες για τον ίδιο τον πλανήτη. Η Seager δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα.
«Κάποιοι προτείνουν έναν κόσμο του Υκεανού, άλλοι προτείνουν έναν θερμό ωκεανό μάγματος – έναν πλανήτη με λιωμένα πετρώματα κάτω από μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο, η οποία είναι όσο πιο αφιλόξενη γίνεται – και άλλοι πάλι τον βλέπουν ως έναν μίνι Ποσειδώνα», δήλωσε η Seager, αναφερόμενη σε κόσμους που είναι μεγαλύτεροι από τη Γη αλλά μικρότεροι από τον Ποσειδώνα. Ενδεικτικά, ο K2-18b έχει 8,6 φορές μεγαλύτερη μάζα και 2,6 φορές μεγαλύτερο μέγεθος από τη Γη.
Ο Seager πιστεύει ότι αυτό το εύρημα, το οποίο υποδηλώνει έναν υποψήφιο για ένα βιοσημάδι, «θα παραμείνει στην κατηγορία των υποψηφίων επ’ αόριστον».
«Για σχεδόν 100 χρόνια, οι αστρονόμοι παλεύουν με την ιδέα ότι ορισμένα αέρια στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη «δεν ανήκουν» – ότι είναι τόσο αντιδραστικά που δεν θα έπρεπε να υπάρχουν χωρίς συνεχή αναπλήρωση, ενδεχομένως από τη ζωή», δήλωσε ο Seager μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. «Η ιδέα αυτή ανάγεται στον James Jeans το 1930, ο οποίος πρώτος αναγνώρισε το μοριακό οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης ως σημάδι ζωής και χρησιμοποίησε παρόμοια λογική για να θέσει όρια στο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Τώρα, με χιλιάδες εξωπλανήτες στο οπτικό πεδίο, ο πειρασμός της υπερερμηνείας είναι μεγάλος – και κάποιοι βιάζονται. Σε ό,τι αφορά τον K2-18 b, ο ενθουσιασμός ξεπερνά τα στοιχεία».
Μια «συναρπαστική» ένδειξη
Όταν ο Madhusudhan και η ομάδα του παρατήρησαν προηγουμένως τον K2-18b, εντόπισαν ένα ασθενές σήμα που θα μπορούσε να ταιριάζει με την υπόθεση ότι ο πλανήτης είναι ένας κόσμος Hycean.
«Δεν ξέραμε με βεβαιότητα αν το σήμα που είδαμε την προηγούμενη φορά οφειλόταν στο DMS, αλλά μόνο η υπόνοια του ήταν αρκετά συναρπαστική για να ρίξουμε άλλη μια ματιά με το JWST χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό όργανο», είπε.
Ο Webb έχει τη δυνατότητα παρατήρησης για να κοιτάξει μέσα από την ατμόσφαιρα των εξωπλανητών, ή των πλανητών πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Καθώς οι εξωπλανήτες περνούν μπροστά από το άστρο που τους φιλοξενεί, από την οπτική γωνία της Γης, το φως κινείται μέσα από την ατμόσφαιρά τους, επιτρέποντας στον Webb να ανιχνεύσει τις χημικές υπογραφές των αερίων μέσα σε αυτούς.
Τόσο το διμεθυλοσουλφίδιο όσο και το διμεθυλοδισουλφίδιο, τα οποία ανήκουν στην ίδια χημική ομάδα, έχουν επικαλυπτόμενα χαρακτηριστικά, γι’ αυτό και τα αποτελέσματα δεν μπορούν να διαφοροποιήσουν οριστικά τα δύο μόρια, αλλά μελλοντικές παρατηρήσεις μπορεί να το κάνουν, δήλωσαν οι συγγραφείς της μελέτης.
Στη Γη, οι συγκεντρώσεις του διμεθυλοσουλφιδίου και του διμεθυλοδισουλφιδίου είναι συνήθως κάτω από ένα μέρος ανά δισεκατομμύριο σε όγκο. Ωστόσο, η ομάδα εκτιμά ότι η παρουσία αυτών των μορίων είναι χιλιάδες φορές ισχυρότερη στον K2-18b.
«Το συμπέρασμα αυτών των μορίων βιοσήμανσης θέτει βαθιά ερωτήματα σχετικά με τις διεργασίες που μπορεί να τα παράγουν», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο συν-συγγραφέας της μελέτης Subhajit Sarkar, λέκτορας στην ομάδα αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ στην Ουαλία.
Ο Eddie Schwieterman, επίκουρος καθηγητής αστροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ρίβερσαϊντ, είναι «κάπως επιφυλακτικός, αλλά πολύ γοητευμένος και ενθουσιασμένος για το τι θα ακολουθήσει». Ο Schwieterman, ο οποίος έχει μελετήσει τον K2-18b στο παρελθόν, δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα.
Η έρευνα της ομάδας του διαπίστωσε ότι για να διατηρηθεί η αφθονία του διμεθυλοσουλφιδίου στην ατμόσφαιρα του K2-18b, «απαιτείται ένας ρυθμός παραγωγής περίπου 20 φορές μεγαλύτερος από αυτόν της γήινης παραγωγής DMS».
«Αυτός είναι ένας υψηλός πήχης, αλλά εύλογος, λαμβάνοντας υπόψη ότι τοπικές περιοχές στους ωκεανούς της Γης είναι πολύ πιο παραγωγικές από τον παγκόσμιο μέσο όρο», δήλωσε. «Αυτό το όριο θέτει επίσης ένα εμπόδιο στην απόδοση του δυνητικού DMS σε αβιοτικές (μη βιολογικές) πηγές, καθώς αυτές οι αβιοτικές πηγές θα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερες από τις γνωστές».
Αλλά ο Schwieterman δήλωσε ότι πρώτα οι επιστήμονες πρέπει να επιβεβαιώσουν ότι το διμεθυλοσουλφίδιο είναι πραγματικά παρόν στην ατμόσφαιρα του K2-18b, κάτι που θα απαιτήσει την επικύρωση από πολλές ανεξάρτητες ομάδες που μελετούν τα ίδια δεδομένα και τα αναλύουν για τη χημική υπογραφή των μορίων. Ο Madhusudhan δήλωσε ότι τα δεδομένα που ανέλυσε η ομάδα μελέτης θα δημοσιοποιηθούν την επόμενη εβδομάδα, ώστε άλλοι αστρονόμοι να μπορούν να κάνουν ακριβώς αυτό.
Στη συνέχεια, ο Schwieterman θέλει να δει πρόσθετες παρατηρήσεις του Webb με υψηλότερο επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας για να δει αν ισχύει η ερμηνεία της παρουσίας διμεθυλοσουλφιδίου. Η αναζήτηση για τις υπογραφές αυτών των μορίων στις ατμόσφαιρες άλλων πλανητών παρόμοιου μεγέθους μέσα στις κατοικήσιμες ζώνες των άστρων τους θα βοηθούσε επίσης, αν και είναι μια διαδικασία που θα πάρει χρόνια.
«Έχω (τουλάχιστον) έναν λόγο να είμαι επιφυλακτικός, ο οποίος είναι ότι θα περίμενα την παρουσία αιθανίου (C2H6) να συνοδεύει το DMS/DMDS, αν αυτά τα αέρια ήταν παρόντα», δήλωσε. «Αυτό συμβαίνει επειδή οι υπεριώδεις ακτίνες από το άστρο θα διέσπαζαν το DMS/DMDS σε συστατικά που θα προβλέπαμε ότι θα αντιδρούσαν για να σχηματίσουν αιθάνιο. Η απουσία αιθανίου με κάνει να πιστεύω ότι κάτι μας ξέφυγε. Ίσως τα μοντέλα μας να είναι λάθος, ή ίσως το DMS/DMDS να μην υπάρχει».
Ο Schwieterman πιστεύει ότι υπάρχει πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει για να επικυρωθεί το εύρημα και να αξιολογηθεί η υπόθεση των βιοσημάτων που παρουσιάζεται στην εργασία.
Ένα κατώφλι για τη ζωή
Η ερευνητική ομάδα που συνέταξε τη νέα δημοσίευση αναφέρει ότι οι παρατηρήσεις έφτασαν στο επίπεδο σημαντικότητας τριών σίγμα, ήτοι 0,3% πιθανότητα οι ανιχνεύσεις να έγιναν τυχαία. Για μια επιστημονική ανακάλυψη, οι παρατηρήσεις πρέπει να πληρούν ένα όριο πέντε σίγμα, ή κάτω από 0,00006% ότι οι παρατηρήσεις έγιναν τυχαία.
Αν και τα ευρήματα δεν αποτελούν σαφή ανίχνευση του διμεθυλοσουλφιδίου και του διμεθυλοδιθειούχου, «είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση», δήλωσε ο Δρ Ντέιβιντ Κλέμεντς, αστροφυσικός στο Imperial College του Λονδίνου. Ο Clements δεν συμμετείχε στην έρευνα.
Ο Madhusudhan πιστεύει ότι το εύρημα της ομάδας του είναι ένα «σημαντικό ορόσημο στην αναζήτησή μας για ζωή» που εγκαινιάζει μια νέα εποχή.
«Στο μυαλό μου, δεν είναι πλέον θέμα αν θα βρούμε ζωή, αν υπάρχει τέτοια ζωή», είπε. «Έχουμε αποδείξει ότι έχουμε τη δυνατότητα να το κάνουμε με τα αρχικά τρέχοντα ευρήματά μας σε λογική σημασία. Ένα μεγαλύτερο ερώτημα στο μυαλό μου είναι αν είμαστε προετοιμασμένοι ως είδος να βρούμε ζωή όπως δεν την ξέρουμε. Ως κοινωνία, ως είδος, θα πρέπει να συγκεντρωθούμε και να θέσουμε στον εαυτό μας το ερώτημα: Τι είναι αυτό που συνιστά ζωή αλλού;»