Światło ultrafioletowe to coś, co można nazwać kontrowersyjnym rodzajem promieniowania. Z jednej strony prześwietlenie może prowadzić do poparzeń słonecznych, zwiększonego ryzyka raka skóry oraz uszkodzenia wzroku i układu odpornościowego. Z drugiej strony ma również ogromne korzyści zdrowotne, w tym promowanie odprężania i stymulowanie naturalnej produkcji witaminy D, seratoniny i melaniny w organizmie.
Według nowego badania zespołu z Harvard University i Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) promieniowanie ultrafioletowe mogło nawet odegrać kluczową rolę w powstaniu życia na Ziemi. Jako takie określenie ilości promieniowania UV wytwarzanego przez inne typy gwiazd może być jednym z kluczy do znalezienia dowodów życia na planetach, które je krążą.
Badanie zatytułowane „Powierzchniowe promieniowanie UV na planetach krążących wokół karłów M: implikacje dla chemii prebiotycznej i potrzeba dalszych eksperymentów”, niedawno ukazało się w The Astrophysical Journal. Zespół pod przewodnictwem Sukrit Ranjan, wizytującego badacza z tytułem doktora w CfA, skupił się na gwiazdach typu M (czerwony karzeł), aby ustalić, czy ta klasa gwiazd wytwarza wystarczającą ilość promieniowania UV, aby uruchomić procesy biologiczne niezbędne do powstania życia.
Ostatnie badania wykazały, że promieniowanie UV może być konieczne do tworzenia kwasu rybonukleinowego (RNA), który jest niezbędny dla wszystkich form życia, jakie znamy. Biorąc pod uwagę szybkość, z jaką odkrywane są skaliste planety wokół czerwonych gwiazd karła w późnej fazie (badane próbki to między innymi Proxima b, LHS 1140b i siedem planet układu TRAPPIST-1), ilość emitowanego przez czerwone promienie UV promieniowania może być kluczowa dla określanie zamieszkiwania egzoplanety.
Jak wyjaśnił dr Ranjan w komunikacie prasowym CfA:
„To tak, jakby mieć stos drewna i rozpałkę i chcieć rozpalić ogień, ale nie mieć zapałki. Nasze badania pokazują, że odpowiednia ilość światła UV może być jedną z zapałek, które ożywają tak, jak wiemy, aby je zapalić. ”
Na potrzeby badań zespół stworzył modele transferu promienistego czerwonych karłów. Następnie starali się ustalić, czy środowisko UV na prebiotycznych planetach analogicznych do Ziemi, które je krążą, byłyby wystarczające do stymulacji fotoprocesów, które doprowadziłyby do powstania RNA. Na tej podstawie obliczyli, że planety krążące wokół gwiazd karła M będą miały dostęp do 100–1000 razy mniej bioaktywnego promieniowania UV niż młoda Ziemia.
W rezultacie chemia, która polega na świetle UV, aby przekształcić pierwiastki chemiczne i warunki prebiotyczne w organizmy biologiczne, prawdopodobnie zostałaby wyłączona. Zespół na przemian oszacował, że nawet gdyby ta chemia była w stanie zachowywać się przy obniżonym poziomie promieniowania UV, działałaby znacznie wolniej niż na Ziemi miliardy lat temu.
Jak wyjaśnił Robin Wordsworth - adiunkt w Harvard School of Engineering and Applied Science i współautor badania - niekoniecznie jest to zła wiadomość, jeśli chodzi o kwestię zamieszkiwania. „Może być kwestią znalezienia najsłodszego miejsca” - powiedział. „Musi być wystarczająco dużo światła ultrafioletowego, aby uruchomić formowanie się życia, ale nie na tyle, aby erodowało i usuwało atmosferę planety”.
Poprzednie badania wykazały, że nawet spokojne czerwone karły doświadczają dramatycznych rozbłysków, które okresowo bombardują ich planety wybuchami energii UV. Chociaż uznano to za coś niebezpiecznego, co mogłoby pozbawić planety krążące wokół ich atmosfery i napromieniować życie, możliwe jest, że takie rozbłyski mogłyby zrekompensować niższy poziom UV wytwarzany przez gwiazdę.
Ta informacja pojawia się również na piętach badań wskazujących, że zewnętrzne planety systemu TRAPPIST-1 (w tym trzy znajdujące się w jego strefie zamieszkiwania) mogą nadal mieć dużo wody na swoich powierzchniach. Tutaj również kluczem było promieniowanie UV, w którym zespół odpowiedzialny za badanie monitorował planety TRAPPIST-1 pod kątem oznak utraty wodoru z ich atmosfery (znak fotodysocjacji).
Badania te przypominają również ostatnie badania prowadzone przez profesora Avi Loeba, przewodniczącego wydziału astronomii na Uniwersytecie Harvarda, dyrektora Instytutu Teorii i Obliczeń, a także członka CfA. Loeb i jego zespół, zatytułowany „Względne prawdopodobieństwo życia jako funkcja czasu kosmicznego”, doszli do wniosku, że gwiazdy czerwonego karła najprawdopodobniej dadzą początek życiu ze względu na ich małą masę i ekstremalną długość życia.
W porównaniu z gwiazdami o większej masie, które mają krótsze okresy życia, gwiazdy czerwonych karłów prawdopodobnie pozostaną w swojej głównej sekwencji przez okres od sześciu do dwunastu bilionów lat. Stąd gwiazdy czerwonego karła z pewnością byłyby wystarczająco długie, aby pomieścić nawet znacznie spowolnione tempo ewolucji organicznej. Pod tym względem to ostatnie badanie można nawet uznać za możliwe rozwiązanie paradoksu Fermiego - gdzie są wszyscy obcy? Nadal się rozwijają!
Ale jak wskazał Dimitar Sasselov - Phillips Professor Astronomy at Harvard, dyrektor inicjatywy Origins of Life Initiative i współautor na papierze - wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi:
„Nadal mamy wiele pracy w laboratorium i gdzie indziej, aby ustalić, w jaki sposób czynniki, w tym promieniowanie UV, wpływają na kwestię życia. Musimy także ustalić, czy życie może formować się przy znacznie niższych poziomach UV niż w przypadku Ziemi. ”
Jak zawsze naukowcy są zmuszeni do pracy z ograniczonymi ramami odniesienia, jeśli chodzi o ocenę zdolności do zamieszkania na innych planetach. Według naszej wiedzy życie istnieje tylko na planecie (tj. Na Ziemi), co w naturalny sposób wpływa na nasze rozumienie, gdzie i w jakich warunkach życie może się rozwijać. I pomimo trwających badań pytanie o to, jak powstało życie na Ziemi, wciąż jest tajemnicą.
Gdyby życie można było znaleźć na planecie krążącej wokół czerwonego karła lub w ekstremalnych środowiskach, które uważaliśmy za nienadające się do zamieszkania, sugerowałoby to, że życie może powstać i ewoluować w warunkach bardzo różniących się od warunków na Ziemi. W nadchodzących latach misje nowej generacji, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, to gigantyczny Teleskop Magellana, który ma ujawnić więcej na temat odległych gwiazd i ich układów planet.
Wyniki tych badań prawdopodobnie obejmą nowe spojrzenie na to, gdzie może powstać życie i jakie warunki mogą się rozwijać.
