Hogyan keressünk többsejtű életformákat exobolygókon?

2658

A távoli csillagok körül keringő exobolygók kutatása újabb forradalmi változás előtt áll. Az első exobolygót harminc éve, 1988-ban fedezték fel [1], de az ismert exobolygók számában történt lendületes növekedésnek az utóbbi tíz évben lehettünk igazán a tanúi. Ennek köszönhetően tudjuk ma már, hogy a csillagok körüli, Naprendszerhez hasonló összetett bolygórendszerek inkább szabálynak számítanak, mint kivételnek. A következő lépés értelemszerűen különböző életformák utáni kutatás a számtalan távoli bolygón. A szakemberek a működését várhatóan 2020-ban megkezdő, 6,5 m-es főtükrű NASA James Webb űrtávcsövének, valamint az épülő 30 m-es osztályú földi távcsöveknek, köztük az Európai Déli Obszervatórium Rendkívül Nagy Teleszkópjának (ESO ELT) fénygyűjtő képességétől várják az újabb forradalmi eredményeket. Arra a kérdésre keressük a választ, hogy mennyire gyakori az élet a világegyetemben, és különböző helyeken milyen fejlettségi szintre jutott el a fejlődés.

Az elméleti szakemberek ezidáig főképp a technikai civilizációk rádiójelei, valamint az egysejtű életformák spektrális biomarkerei kimutatásának a lehetőségeit vizsgálták. Dirk Schulze-Makuch, a Berlini Műszaki Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai kutatóközpontjának kutatója, és William Bains, az Egyesült Királyságban működő Rufus Scientific élettudományokkal foglalkozó alapítója a Nature Astronomy folyóiratban megjelent véleménycikkükben sürgetik, hogy a szakemberek fordítsanak nagyobb figyelmet a két véglet között elhelyezkedő többsejtű életformák kimutatásának lehetséges módjaira is. A szerzőpáros ehhez támpontokkal is szolgál, melyek a Föld bioszférájával kapcsolatos tapasztalatokon alapulnak.

Bár többsejtű életformák itt a Földön mind a kontinenseken, mind az óceánokban előfordulnak, távoli kimutatásukra sokkal inkább a szárazföldeken van lehetőség. A kontinenseken uralkodó kedvezőtlenebb feltételeket, a szárazságot, az UV-sugárzást, a szélsőségesebb hőingást és a tápanyagok hiányát a többsejtű növények, illetve az ezzel táplálkozó állatok és gombák az egysejtűeknél hatékonyabban küzdik le. A kiterjedt szárazföldi élet tehát a többsejtű életformák jelenlétére utalhat, ha nem is bizonyítja azt egyértelműen. A szerzők megjegyzik, hogy számos egysejtű élőlény az állatoknál és növényeknél sokkal szélsőségesebb körülményeknek is képes ellenállni, ugyanakkor az ezek által alkotott biomassza csekély, távoli kimutatásuk reménytelen. Az Atacama-sivatag extremofil mikroorganizmusainak megtalálásához a biológusoknak oda kell utazniuk a terepre.

Hamisszínes infravörös felvétel a Földről. Az élénk vörös területek erős fényvisszaverésre utalnak a közeli infravörös hullámhossztartományban. Ez rendkívül domináns a dél-amerikai őserdőknél. Figyeljük meg, hogy ugyanakkor az Atacama, illetve a Szahara sivatagjainak vidéke egészen más színű. Forrás: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

A nagy kiterjedésű, jelentős biomasszát képező szárazföldi életformák tehát elképzelhetetlenek többsejtű életformák és összetett tápláléklánc nélkül, ami képes kinyerni és raktározni a vizet és a talaj tápanyagait. A kiterjedt növényzet ráadásul képes úgy módosítani a környezetet, ahogyan az egysejtűek nem. A földi esőerdők például a felhőképződés és csapadékeloszlás befolyásolásával megváltoztatják az éghajlatot. Az esőerdők emellett hűtik az általuk fedett szárazföldeket, és rengeteg illékony szerves anyagot bocsátanak ki. Ilyen éghajlati módosulások kimutatása a többsejtű szárazföldi életformákra utaló jel lehetne.

Ehhez azonban előrelépés szükséges az exobolygók globális éghajlatának részletes modellezésében. Ráadásul jelenlegi csillagászati távcsöveinkkel még a kontinensek kimutatása sem lehetséges exobolygókon, ám a bevezetőben említett műszerek üzembeállásával ez hamarosan már lehetséges lesz. A bolygók forgása miatt a látható félgömbre eső szárazföldek, illetve felhőzet változó mértékére következtethetünk majd a megfigyelt fotometriai, spektrális és polarizációs jellemzők modulálásának megfigyelése révén. A szárazföldi életformák biomarkereitől ráadásul az óceáninál erősebb évszakos változásokat is várunk.

A szerzők rámutatnak, hogy az exobolygók egy-, illetve többsejtű életformáinak megkülönböztetése a következő 10–30 évben lehetségessé válik. Ám a megfigyelések pontos értelmezéséhez interdiszciplináris együttműködésre van szükség többek közt a csillagászok, ökológusok, evolúciós biológusok, geokémikusok és légkörfizikusok között. Erre az együttműködésre az optimalizáció érdekében már most, a műszerek tervezési fázisában is szükség van. Csak ilyen összefogással, és előre elvégzett elméleti munkával lehetünk képesek majd megkülönböztetni a többsejtű életformák valódi felfedezését a hamis pozitív jelektől.

Jegyzet: [1] Ez a bolygó a Gamma Cephei Ab, más néven Tadmor volt, ám a felfedezést valójában csak 2002-ben erősítették meg. Az elsőként megerősített exobolygó-rendszert 1992-ben fedezték fel, amikor a PSR B1257+12 jelű pulzár körül találtak a csillagászok mindjárt két bolygót is.

Forrás: Dirk Schulze-Makuch & William Bains, „Time to consider search strategies for complex life on exoplanets”, Nature Astronomy, 2018. május 7.

Hozzászólás

hozzászólás