Czy formy życia moga egzystować i ewoluować na planecie, która jest narażona na częste rozbłyski pobliskiej gwiazdy? Ostatnie badania astoronomów z Cornell University sugerują, że jest to realnie możliwe, ponieważ ewolucja form życia na planecie, poddanej z pozoru śmiertelnej dawce promieniowania UV miała już miejsce i to tutaj, na Ziemi.
Ekosfera i jej potencjał
W czasie ostatnich 2 dekad astronomowie odkryli ponad 3 200 egzoplanet i plantet spoza układu słonecznego. Niektóre z tych ciał niebieskich krążą wokół strefy uznawanej za "nadająca się do zamieszkania". Jest to tzw. ekosfera lub strefa Goldilocks. Planety znajdujące się tam miałyby znajdować się w takiej odległości od gwiazdy, by temperatura pozwalała na utrzymywanie wody w stanie ciekłym. Ekosfera jest więc obszarem wokół gwiazdy, który ma kształt zbliżony do warstwy sferycznej. Na planetach w jego zasięgu mają panować chemiczne i fizyczne warunki pozwalające na powstanie, utrzymanie i rozwój organizmów. Planeta, która jest zbyt blisko gwiazdy macierzystej, byłaby zbyt gorąca, a woda wyparowałaby, podczas gdy na zbyt dalekiej, byłoby zbyt zimno, a woda zamarzłaby. Lisa Kaltenegger i Jack O’Malley-James w swojej pracy pt. “Lekcje z wczesnej Ziemi: promieniowanie powierzchniowe UV nie powinno ograniczać zamieszkiwalności aktywnych systemów gwiazd typu widmowego M” skupili się na pobliskich planetach, które znajdują się w ekosferze. Były to: Proxima b, TRAPPIST-1e, Ross-128 b i LHS-1140 b.
Symulacja atmosfer egzoplanet
Te potencjalnie nadające się do zamieszkania planety, krążą wokół gwiazdy innej niż Słońce. Mowa o czerwonym karle. Czerwone karły są mniejsze od Słońca i często rozbłyskują, porażając planety w ich otoczeniu promieniowaniem UV o wysokiej energii. Kaltenegger i O’Malley-James stworzyli różne modele atmosfery - od tych, które odzwierciedlają dzisiejsze warunki atmosferyczne Ziemi, po te, które imitują atmosfery zniszczone (zerodowane) i beztlenowe. Te drugie to atmosfery bardzo cienkie, bez chroniącej je warstwy ozonowej. Wyliczyli oni jak dużo wysokoenergetycznego promieniowania UV może docierać do powierzchni branych pod uwagę planet.Niszczycielski wpływ UV
Wysokie poziomy promieniowania są znane jako biologicznie szkodliwe. Cząsteczki biologiczne takie, jak kwasy nukleinowe poddane promieniowaniu mogą mutować lub nawet ulegać degradacji. Proxima b, planeta, która została odkryta niespełna 3 lata temu, odbiera 250 razy mocniejsze promieniowanie niż Ziemia. W takim razie w jaki sposób życie mogłoby przetrwać w takich warunkach?
I jak tu ewoluować?
Kaltenegger i O’Malley-James, by poznać odpowiedź na powyższe pytanie, prześledzili dokładnie historię powstawania życia na Ziemi. Blisko 4 mld lat temu, Ziemia była planetą w pełni nieprzyjazną dla pojawienia sie jakiejkolwiek formy życia. Nasz glob był wówczas wręcz bombardowany ogromnymi dawkami promieniowania UV. Obecnie podobnie dzieje się na Proximie b i innych egzoplanetach orbitujących wokól gwiazd typu widmowego M. Mimo niesprzyjających warunków całe życie na Ziemi wyewoluowało przecież ze stworzeń, które je przetrwały. Wiele organizmów na naszym globie wytworzyło właściwości, pozwalające na namnażanie, pomimo wysokiego poziomu promieniowania. Stosowały one różnorodne elementy strategii przetrwania, m.in.: ochronne pigmenty, biofluorescencję, życie pod ziemią, w wodzie, czy chronienie się w skałach. Jak O’Malley-James nadmienił, “historia życia na Ziemi dostarcza nam wielu informacji o tym, jak biologia może pokonać wyzwania środowisk, które uważamy za wrogie.” Fakty, które znamy sugerują, że promieniowanie UV nie stanowi ograniczenia dla potencjalnej ewolucji życia na pobliskich egzoplanetach. Perspektywy
Wyniki pracy Kaltenegger i O’Malley-James jednakże narzucają pewne pytanie: czy wysokie poziomy promieniowania, podobne do tych panujących na Ziemi 4 mld lat temu, są wymagane do powstania życia? Modele egzoplanet badane przez naukowców ukazały, że powierzchniowe promieniowanie UV, nawet w przypadku atmosfer zerodowanych i beztlenowych, pozostaje na niższym poziomie (nawet podczas rozbłysków) niż miało to miejsce na Ziemi. To odkrycie otwiera dwa możliwe tory dalszych badań:
- poszukiwania życia, które jest wysoce prawdopodobne na wspomnianych egzoplanetach ze względu na stosunkowo niski poziom promieniowania;
- udowodnienia, iż życie na nich nie występuje, ponieważ wymagane poziomy promieniowania nie zostały osiągnięte.
Czy warto szukać życia poza Ziemią?
Istnieje wiele czynników, które decydują o możliwości powstania życia na planetach. Do tej pory nieznana jest kompozycja atmosfery egzoplanet w strefie Goldilocks. Dotyczy to nawet ciał niebieskich ekosfery położonych najbliżej Ziemi. Badania Kalteneggera i O’Malleya-Jamesa pokazują jednak, że wysoki poziom promieniowania UV nie powinien wykluczać egzoplanet w poszukiwaniu życia poza Ziemią.
Opracowanie:
Źródła:
Academic.OUP.com
News.Cornell.edu
ScienceAlert.com
Newswise.com
Space.com
Exoplanets.NASA.gov
Photos Selected by freepik