Podczas poszukiwania życia poza naszym systemem, niektóre egzoplanety świecą jaśniej niż inne. Nowe badania postanowiły polegać na badaniu warstw atmosferycznych. Aby to zrobić, użyj gigantycznych chmur materiału gwiezdnego i promieni wypuszczonych w przestrzeń kosmiczną.
Wcześniej naukowcy szukali potencjalnych sygnałów biologicznych - produktów ubocznych życia, takich jak tlen i metan, gromadzących się w atmosferze. Ale to zajmuje dużo czasu. Nowa metoda koncentruje się na głębszych sygnaturach, które są łatwiejsze do znalezienia przy mniejszej liczbie zasobów.
Chodzi o znalezienie cząsteczek utworzonych z podstawowych warunków dla azotu cząsteczkowego (78% naszej atmosfery). Są wyposażone w potężną zdolność emitowania podczerwieni, która zwiększa szanse na wykrycie.
Ziemskie życie wskazuje na fakt, że warto szukać bogatej w parę wodną, tlen i azot atmosfery. Dwa ostatnie elementy poruszają się stabilnie w formie molekularnej. Jednak w pobliżu aktywnej gwiazdy karłowatej ekstremalna pogoda kosmiczna tworzy różne reakcje chemiczne, które można wykorzystać jako wskaźniki składu atmosfery. Gwiazdy słoneczne w młodym wieku pozbawione są odpoczynku i uwalniają potężne erupcje, wyrzucając cząsteczki przy prędkościach światła. Ale żółte i pomarańczowe gwiazdy (chłodniejsze niż nasza) są w stanie wspierać te procesy przez miliardy lat.
Kiedy cząstki zbliżają się do egzoplanety, wypełniają atmosferę energią niezbędną do oddzielenia cząsteczkowego azotu i tlenu do oddzielnych atomów. Następnie reaktywne atomy azotu i tlenu wytwarzają cały łańcuch reakcji, które tworzą atmosferyczne sygnały nawigacyjne.
Na rysunku pokazano światło gwiazd oświetlające atmosferę egzoplanety. Kiedy promienie przechodzą przez atmosferę, molekuły latarni pochłaniają energię i wysyłają ją w przestrzeń w postaci promieni IR.
Naukowcy wykorzystali ten model do obliczenia, ile tlenku azotu i hydroksylu powstaje, a ile zapadnie się w atmosferze ozonu. Okazało się, że ozon spada do minimum, napędzając tworzenie atmosferycznych latarni morskich.
Te reakcje chemiczne są cennym źródłem dla naukowców. Wiedzą, które gazy wytwarzają promienie na określonych długościach fal, dzięki czemu można łatwo zrozumieć skład atmosfery. Stworzenie dużej liczby sygnałów nawigacyjnych będzie wymagało znacznej ilości tlenu cząsteczkowego i azotu. W rezultacie można je znaleźć, a wraz z nimi przyjazną dla życia atmosferę. Metoda ta nadaje się również do wyłączania planet ziemskich bez pola magnetycznego. Do badań wykorzystano dane TIMED i spektroskopię instrumentalną SABER.
Misja TIMED obserwowała górną atmosferę ziemską przez 15 lat, co pozwoliło zrozumieć, jak ten region styka się z dolną i górną warstwą atmosfery.
Teraz pozostaje wcielić tę wiedzę w życie. Jeśli możliwe jest naprawienie sygnałów, które proporcjonalnie zbiegają się z sygnałami ziemskimi, wówczas planeta jest dobrym kandydatem do poszukiwania życia. SABRE informacje pokazują, że częstotliwość intensywnych burz gwiazdowych jest związana z siłą sygnałów cieplnych z atmosferycznych sygnałów nawigacyjnych.
Co więcej, metoda umożliwi znalezienie nie tylko potencjalnej planety, ale także całego systemu, ponieważ kontakt między gwiazdą a atmosferą wpływa na istnienie życia.
