Projektnamn på ansökan:
Beräkning av astrobiologi: makromolekylernas uppkomst
Information om finansiering:
På bara några år har en mängd nya exoplaneter upptäckts, det vill säga planeter runt andra stjärnor än vår egen sol. Inom forskningen uppskattas det nu att upp till hälften av alla stjärnor är omgivna av planeter som är lika stora eller större än jorden. Planeter i den så kallade ”beboeliga zonen”, där vatten kan existera i flytande form, förväntas kring ungefär var tionde stjärna.Hur troligt är det att det finns liv på de här planeterna? För att kunna svara på den fundamentala frågan krävs att vi förstår vilka kemiska processer som kan ge upphov till biologi i olika omgivningar. Skapandet av stora molekyler, så kallade makromolekyler, behövs förmodligen för allt liv i universum. I det här forskningsprojektet ställer vi de grundläggande frågorna: Vilka kemiska processer styr bildandet av olika klasser av makromolekyler och hur vanligt förekommande är dessa processer?Vi vet idag att byggstenarna till makromolekyler är vitt utspridda och vanligt förekommande i vårt och andra solsystem. De här mindre och reaktiva molekylerna har till exempel hittats i stoftmoln i rymden, på kometer och asteroider, i atmosfären på flera olika månar och inuti meteoriter som slagit ner på jorden. I vårt projekt kommer vi att använda oss av kvantmekaniska beräkningar för att bland annat undersöka skapandet av kvävebaser och polypeptider vid temperaturer som är mycket lägre än på Jorden. En hypotes som detta kommer hjälpa till att undersöka är om vissa makromolekyler kan skapas under kalla förhållanden och sedan överföras till varmare Jordliknande planeter.Kvantmekaniska beräkningar är nödvändiga i den här forskningen eftersom kemiska reaktioner som sker vid låga temperaturer kan ta mycket lång tid. Inom projektet kommer vi samarbeta med forskare på NASA för att det ska bli möjligt att undersöka vissa förutsägelser genom experiment. Långsamma reaktioner är dock ofta mycket svåra att studera i laboratorium. Genom att simulera molekylers reaktioner med superdatorer kan vi bestämma hur fort sådana processer bör ske vid olika temperaturer. Förutsägelser från det här projektet kommer bland annat att kunna jämföras mot prov som tas på asteroider. Rymdsonderna Hayabusa-2 och OSIRIS-Rex ska leverera sådana prov till jorden under slutet av 2020 och 2023.Vårt solsystem innefattar även Saturnus måne Titan, som kan ses som en näraliggande modell av en exoplanet. Den här ovanligt stora månen har en tjock atmosfär som kan liknas vid den jorden hade tidigt i sin utveckling. Titan är mycket kallare än Jorden men många av livets byggstenar tros kunna skapas i dess atmosfär. Vår forskning kommer resultera i förutsägelser av föreningar som skulle kunna finnas på Titan, och hur dessa föreningar kan upptäckas. Rymdsonden Dragonfly har i uppgift att undersöka Titans kemi och söka efter liv när den landar där år 2034.Astrobiologi är ett mycket tvärvetenskapligt forskningsfält som har som mål att undersöka om det finns annat liv i universum och hur det kan upptäckas. Hypoteser i astrobiologi är och behöver ofta vara mycket spekulativa. En del i den här forskningen består i att utveckla grundprinciper och riktlinjer för beräkningsmässig astrobiologi. Att just beräkningsmässigt utvärdera den astrobiologiska potentialen för enstaka material och kemiska processers är mycket utmanande men något som just nu håller på att bli möjligt. I det här forskningsprojektet vill vi ta vara på den möjligheten och bidra till att ta forskningen ytterligare några steg närmre svaret på en av mänsklighetens stora frågor: finns det liv på andra planeter eller är vi ensamma i universum?
