Pronalazak kisika u atmosferi egzoplaneta je znak da bi na njemu moglo biti i znakova života. Na Zemlji, fotosintetski organizmi apsorbiraju ugljični dioksid, sunčevu svjetlost i vodu te proizvode šećere i škrob za energiju. Kisik je nusprodukt tog procesa, pa ako astronomi uspiju otkriti kisik na nekom egzoplanetu, to će sigurno izazvati uzbuđenje u znanstvenoj zajednici.
No, znanstvenici su isto tako napravili pritisak na ideju da kisik u atmosferi egzoplaneta ukazuje na život. To je jedini dokaz života, ako možemo isključiti druge načine stvaranja kisika. No, znanstvenici ih ne mogu isključiti.
Zemlja je zasićena kisikom. Kisik čini 46 posto Zemljine kore i približno isti postotak plašta, a Zemljina atmosfera se sastoji od oko 20 posto kisika. Prisutnost kisika na Zemlji proizlazi iz velikog događaja oksigenacije prije otprilike dvije milijarde godina. Drevne cijanobakterije razvile su pigmente koji apsorbiraju sunčevu svjetlost i koriste je u fotosintezi. Kisik je otpadni proizvod fotosinteze, a život je imao nekoliko milijardi godina da izgradi kisik u atmosferi, plaštu i kori.
Dakle, ako znanstvenici pronađu kisik u atmosferi egzoplaneta, to snažno ukazuje na mogućnost postojanja života. Primjerice, jednostavni oblici života možda obiluju u oceanima planeta, uzimaju sunčevu svjetlost i izbacuju kisik.
Novi izvor kisika koji nije povezan sa životom
Ipak, novo istraživanje objavljeno u znanstvenom časopisu Science Advances, identificiralo je izvor kisika koji se ne oslanja na život. Njegov glavni autor je Måns Wallner, doktorand fizike na Sveučilištu Göteborg u Švedskoj.
U tom istraživanju znanstvenici su pronašli abiotički izvor kisika koji potječe iz sumpornog dioksida. Sumpor nije rijedak u nebeskim tijelima, a budući da vulkani proizvode sumpor i pumpaju ga u atmosferu, vulkanski egzoplaneti nalik Zemlji mogu imati kisik u svojoj atmosferi, a život u to ne mora nužno biti uključen.
Umjesto toga, visokoenergetsko zračenje iz zvijezde može ionizirati molekulu sumpornog dioksida (SO2). Kad se sumporni dioksid ionizira, molekula se preuređuje i postaje "dvostruko pozitivno nabijen sustav". Zatim ima linearan oblik s oba atoma kisika jedan uz drugi i sumporom na drugom kraju. To se još zove lutanje, jer atomi kisika mogu slobodno lutati u kaotičnim orbitama dok se ne smjeste u nove spojeve.
Nakon dvostruke ionizacije, dva vezana elektrona u molekuli bivaju izbačena i mogu dovesti do promjena u kutu između atoma u molekuli. Alternativno, što je ključno u ovom slučaju, može doći do lutanja, to jest, atomi zamijene mjesta, a molekula poprimi potpuno novi oblik, rekao je Wallner u priopćenju za javnost.
No, atomi molekule se možda neće ponovno pretvoriti u SO2. Umjesto toga, sumpor se može raspasti i može ostati jednostavna pozitivno nabijena molekula kisika. Tada se pozitivni naboj može neutralizirati privlačenjem elektrona iz druge molekule. Ovaj put do kisika može objasniti dio kisika koji su znanstvenici pronašli u Sunčevom sustavu. Jupiterovi mjeseci Io, Ganimed i Europa imaju kisik u svojoj atmosferi, a navedeni proces mogao bi biti uzrok.
Još jedno objašnjenje
Io je vulkansko mjesto, zapravo vulkanski najaktivniji svijet u Sunčevom sustavu, pa je tamo isključena mogućnost postojanja života. Ganimed i Europa imaju podzemne oceane, pa bi potencijalno mogli biti utočište života. Ali taj život ne može izgraditi atmosferu kisika poput života na Zemlji. Potrebno je još jedno objašnjenje kako bi se objasnio kisik koji se nalazi na tim mjesecima. Taj put kisika bi se mogao dogoditi i na Zemlji, kažu znanstvenici.
U našem članku također sugeriramo da se to događa prirodno na Zemlji, rekao je Raimund Feifel, koautor studije.
Ovaj ionski put stvaranja kisika može funkcionirati i za druge molekule, a to predstavlja idući korak u istraživanju znanstvenika. Žele znati jesu li druge molekule poput ugljikovog diselenida podvrgnute dvostrukoj ionizaciji.
Želimo vidjeti događa li se i tada ili je to bila samo sretna slučajnost sa sumpornim dioksidom, kaže Feifel.
Rezultati prethodnih sličnih studija
I druge studije bavile su se abiotičkim izvorima O2. Istraživanje iz 2014. predstavilo je dokaze o molekularnom kisiku proizvedenom iz CO2 kada je izložen visokoenergetskom UV svjetlu. U studiji iz 2015. godine, japanski su istraživači pokazali da bi skoro ultraljubičasto svjetlo moglo proizvesti O2 na egzoplanetima u interakciji s vodom koristeći titanijev dioksid kao katalizator.
Svi ti rezultati istraživanja pomažu objasniti kako je Zemlja imala malu količinu kisika u atmosferi prije velikog događaja oksigenacije. Budući da je kisik tako reaktivan, morao je postojati izvor nadopunjavanja, a navedeni bi putevi mogli biti odgovorni.
Svemirski teleskop James Webb čini dio pozadine za najnovije navedeno istraživanje. Proučavanje atmosfere egzoplaneta jedan je od znanstvenih ciljeva teleskopa, a sa svojim snažnim infracrvenim instrumentima, spreman je otkriti kemijski sastav atmosfere egzoplaneta.
Ako pronađe kisik, uzbuđenja će biti, no novo istraživanje pokazuje da kisik predstavlja više od samo znaka za život na drugim planetima.
Izvor: Universe Today
