Zainteresowanie egzoplanetami gwałtownie wzrosło, gdy odkryto, że skaliste planety podobne do Ziemi krążą w strefie zdatnej do zamieszkania wokół niektórych z naszych najbliższych gwiezdnych sąsiadek – dopóki nadzieja na istnienie życia nie została zniweczona przez wysoki poziom promieniowania bombardującego te światy.
Proxima-b, oddalona zaledwie o 4,24 lat świetlnych stąd, otrzymuje 250 razy więcej promieniowania rentgenowskiego niż Ziemia, a na jej powierzchni może panować śmiertelny poziom promieniowania UV. Jak życie może przetrwać takie bombardowanie? Astronomowie z Uniwersytetu Cornella twierdzą, że życie już przetrwało takie natężenie promieniowania – i mają dowód: nas samych.
Całe dzisiejsze życie na Ziemi wyewoluowało ze stworzeń, które dobrze rozwijały się podczas jeszcze większego ataku promieniowania UV, niż obecnie doświadcza Proxima-b i inne pobliskie egzoplanety. Ziemia sprzed czterech miliardów lat była napromieniowanym, gorącym chaosem. Mimo to w jakiś sposób życie się rozprzestrzeniło. To samo może się wydarzać w tej chwili na niektórych najbliższych egzoplanetach. Naukowcy sporządzili modele środowiska UV powierzchni czterech egzoplanet znajdujących się najbliżej Ziemi, które są potencjalnie nadające się do zamieszkania. Są to: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b oraz LHS-1140b.
Planety te krążą wokół małych czerwonych karłów, które, w przeciwieństwie do naszego Słońca, często rozbłyskują, kąpiąc swoje planety w promieniowaniu UV o wysokiej energii. Chociaż nie wiadomo dokładnie, jakie warunki panują na powierzchni planet krążących wokół tych rozbłyskujących gwiazd, jasne jest, że takie rozbłyski są biologicznie szkodliwe i mogą powodować erozję atmosfer tych planet. Wysoki poziom promieniowania powoduje mutację molekuł biologicznych, takich jak kwasy nukleinowe, a nawet ich wyłączanie.
Lisa Kaltenegger i Jack O’Malley-James modelowali różne składy atmosfery – od tych podobnych do dzisiejszej Ziemi po atmosfery „zerodowane” i „beztlenowe” – te o bardzo cienkiej atmosferze, które nie blokują dobrze promieniowania UV, oraz takie bez ochronnego ozonu. Modele pokazują, że gdy atmosfera jest cienka, a poziom ozonu spada, do powierzchni Ziemi dociera więcej wysokoenergetycznego promieniowania UV. Naukowcy porównali modele do historii Ziemi – od okresu prawie cztery miliardy lat temu do dzisiaj.
Chociaż modelowane planety otrzymują więcej promieniowania UV, niż emituje nasze Słońce, jego poziom jest znacznie niższy, niż otrzymywała Ziemia 3,9 miliarda lat temu.
Biorąc pod uwagę, że wczesna Ziemia była zamieszkana, pokazujemy, że promieniowanie UV nie powinno być czynnikiem ograniczającym zamieszkiwalność planet krążących wokół gwiazdy typu M. Najbliższe sąsiednie światy pozostają intrygującymi miejscami poszukiwania życia poza Układem Słonecznym – piszą w swoim artykule naukowcy.
Przeciwne pytanie powstaje dla planet krążących wokół nieaktywnych gwiazd typu M, na których strumień promieniowania jest wyjątkowo niski: czy ewolucja życia wymaga wysokiego poziomu promieniowania, takiego jak w przypadku wczesnej Ziemi?
Aby ocenić potencjalną zamieszkiwalność światów o różnym stopniu napromieniowania, naukowcy ocenili wskaźnik śmiertelności dla różnych długości fal UV Deinococcus radiodurans, jednego z najbardziej odpornych na promieniowanie znanych organizmów.
Wiele organizmów na Ziemi stosuje mechanizmy przetrwania – w tym ochronne pigmenty, biofluorescencję i życie w glebie, wodzie lub skale – aby poradzić sobie z wysokim poziomem promieniowania; tak samo może radzić sobie życie na innych światach. Życie podpowierzchniowe byłoby trudniejsze do znalezienia na odległych planetach bez pewnego rodzaju biosygnatur atmosferycznych, które teleskopy mogą wykryć.
Historia życia na Ziemi dostarcza nam wielu informacji na temat tego, jak biologia może pokonać wyzwania środowiska, które uważamy za wrogie – powiedział Jack O’Malley-James z Uniwersytetu Cornella.
Więcej:
Nearest exoplanets could host life
Źródło: Cornell University
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na zdjęciu: Intensywne środowisko promieniowania wokół pobliskiej gwiazdy typu M może sprzyjać światom zdolnym do zamieszkania, przypominającym młodsze Ziemi. Źródło: Jack O’Malley-James/Cornell University
