O reacție a oxigenului recent descoperită ar putea ajuta la căutarea vieții extraterestre

Oamenii de știință au descoperit o nouă reacție a oxigenului prin care acesta se poate forma în atmosferele bogate în dioxid de carbon de pe alte lumi, punând astfel la încercare presupunerile despre modul în care ar trebui să căutăm viață pe alte planete și, posibil, despre originile vieții însăși.

„Cea mai mare parte a căutării vieții sau a semnăturilor de viață pe alte planete constă în a demonstra că ceea ce observăm poate fi generat prin mijloace care nu implică viața. Acest studiu arată o altă cale de producere a oxigenului molecular, care anterior nu era considerată viabilă”, a declarat David Benoit, lector senior în Fizică Moleculară și Astrochimie la Centrul E.A. Milne pentru Astrofizică al Universității din Hull (Anglia), care nu a participat la acest studiu.

Înainte de creșterea masivă a concentrației de oxigen atmosferic (O₂) de pe Pământ, în timpul Marelui Eveniment de Oxidare de acum aproximativ 2,4 miliarde de ani, când cianobacteriile din oceane au început să producă oxigen prin fotosinteză, atmosfera primitivă a planetei noastre era dominată de dioxid de carbon (CO₂) și conținea doar urme de oxigen.

A fost descoperită o nouă reacție a oxigenului

„Aceste molecule de O₂ erau produse exclusiv prin procese abiotice (non-biologice)”, explică echipa de cercetători condusă de Shan Xi Tian și Jie Hu, de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China.

Tian și Hu au fost fascinați de modul în care s-a format acest oxigen atmosferic primitiv, raportând o nouă reacție a oxigenului prin care acest lucru ar fi fost posibil.

Alte teorii propun formarea oxigenului prin mecanisme precum reacția de „recombinare în trei corpuri” a doi atomi de oxigen sau prin disocierea CO₂ sub lumina ultravioletă. De asemenea, unii cercetători sugerează că substanța ar fi putut apărea prin reacții specifice cu electroni. „Cu toate acestea, am descoperit o cale complet diferită de producere a O₂ din CO₂ molecular. Mai exact, prin reacția ionilor de heliu (He⁺) cu CO₂”, a declarat Tian pentru Space.com.

Majoritatea ionilor de heliu se formează atunci când particulele alfa din vântul solar interacționează cu moleculele din atmosfera superioară, generând particule încărcate cunoscute sub numele de ioni, care apoi reacționează cu CO₂ și pot genera O₂. „Această reacție ar trebui să fie observată în atmosfera superioară a lui Marte, deoarece acolo există mulți ioni He⁺ (din cauza vânturilor solare) și CO₂”, a explicat Hu. Totuși, deși aceste reacții au fost confirmate pentru a crea diverși ioni, precum O⁺, O₂⁺ și CO₂⁺ în ionosfera marțiană, încă nu există dovezi care să ateste formarea de O₂ în acest mod.

Un experiment foarte amănunțit

Pentru a-și demonstra teoria, oamenii de știință au folosit spectrometria de masă prin timp de zbor (TOF), o tehnică ce determină raportul masă-sarcină al ionilor din faza gazoasă măsurând timpul necesar pentru a parcurge o distanță cunoscută într-un instrument numit spectrometru. Această metodă se bazează pe principiul că ionii, accelerați de un câmp electric de intensitate cunoscută, dobândesc viteze diferite în funcție de raportul lor masă-sarcină și, astfel, ajung la detector în momente diferite.

Hu și Tian au dus această metodă mai departe, combinând TOF cu dispozitive cunoscute sub numele de „aparate cu fascicule intersectate” și „hărți de viteză a ionilor” pentru a elucida posibile mecanisme care ar putea genera oxigen molecular. În acest setup, două fascicule de particule, CO₂ și He⁺, s-au intersectat în condiții controlate, permițându-le reacțiilor să aibă loc în punctul de coliziune.

Produsele rezultate au fost ionizate; raporturile lor masă-sarcină au fost determinate pe baza timpului necesar pentru a ajunge la detector. În același timp, hărțile de viteză a ionilor au înregistrat traiectoriile și vitezele acestora, oferind informații detaliate despre energiile implicate.

În final, echipa a reconstituit căile de reacție și a obținut perspective critice asupra proceselor pas cu pas care duc la formarea oxigenului din aceste două materiale inițiale.

Această reacție a oxigenului ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine viața

„Aceasta este o descoperire utilă care demonstrează că heliul, la energiile întâlnite în vânturile solare, poate genera oxigen molecular atunci când interacționează cu dioxidul de carbon. Eficiența procesului pare a fi similară cu cea a coliziunii dioxidului de carbon cu electroni de energie joasă, investigată acum câțiva ani de aceeași echipă de cercetare”, a declarat Benoit.

Deoarece viața pe Pământ este strâns legată de concentrațiile de oxigen, oamenii de știință au studiat de mult timp oxigenul atmosferic drept posibil marker al locuibilității pe alte lumi, mai ales având în vedere că majoritatea oxigenului de pe Pământ este produs de organisme vii. Cu toate acestea, această cercetare demonstrează că oxigenul poate fi format și prin procese abiotice, adică procese care nu au legătură cu organismele vii. Prin urmare, dacă mecanisme similare funcționează pe alte planete cu atmosfere bogate în CO₂, oxigenul ar putea exista chiar și în absența vieții.

Această descoperire nu înseamnă însă că astronomii vor trage concluzii pripite sau că vor fi induși în eroare de semnături biologice false în căutarea vieții pe exoplanete.

Benoit a subliniat că validarea rezultatelor prin modele astro-chimice și observații experimentale ar întări concluziile studiului. De exemplu, detectarea simultană a dioxidului de carbon, heliului și a oxigenului pe o exoplanetă ar putea valida această cale ca mecanism semnificativ pentru producerea oxigenului molecular.

„Acest nou mecanism va fi probabil integrat în viitoarele modele utilizate pentru a prezice atmosferele altor planete și ne va ajuta să explicăm mai bine cantitățile de oxigen pe care le-am putea găsi acolo”, a declarat Benoit.

Vă recomandăm să citiți și:

Dark Energy Camera a capturat mii de galaxii într-o imagine uluitoare

De ce racheta Starship a lui Elon Musk depășește NASA în cursa spațială

Test de cultură generală. Care obiect de pe cerul nopții este mai mult decât pare?

Soarele a început anul 2025 cu o explozie de proporții! Cât de puternică a fost?