Pastaraisiais metais aplinkinių M tipo (raudonųjų nykštukinių žvaigždžių) aptiktų nepaprastosios saulės planetų skaičius labai išaugo. Daugeliu atvejų šios patvirtintos planetos buvo „panašios į žemę“, tai reiškia, kad jos yra antžeminės (dar vadinamos uolėtomis) ir savo dydžiu panašios į Žemę. Šie radiniai buvo ypač įdomūs, nes raudonos nykštukinės žvaigždės yra labiausiai paplitusios Visatoje - jos sudaro tik 85% žvaigždžių Paukščių Take.
Deja, per vėlai buvo atlikta daugybė tyrimų, kurie rodo, kad šios planetos gali neturėti būtinų sąlygų gyvybei palaikyti. Naujausia iš Harvardo universiteto, kur doktorantūros tyrinėtojai Manasvi Lingam ir profesorius Abrahamas Loebas įrodo, kad planetos aplink M tipo žvaigždes gali negauti pakankamai radiacijos iš savo žvaigždžių, kad vyktų fotosintezė.
Manoma, kad gyvybė Žemėje atsirado prieš 3,7–4,1 milijardo metų (vėlyvojo Hadeano ar ankstyvojo Archeano eono metu), tuo metu, kai planetos atmosfera šiandien būtų buvusi toksiška. Nuo 2,9 iki 3 milijardų metų pradėjo atsirasti fotosintezuojančios bakterijos ir pradėjo praturtinti atmosferą deguonies dujomis.
Dėl to Žemė patyrė tai, kas vadinama „Didžiuoju oksidacijos įvykiu“ maždaug prieš 2,3 milijardo metų. Per tą laiką fotosintetiniai organizmai Žemės atmosferą palaipsniui pavertė iš vienos, kurią sudaro anglies dioksidas ir metanas, į tokią, kurią sudaro azotas ir deguonies dujos (atitinkamai ~ 78% ir 21%).
Įdomu tai, kad kitos fotosintezės formos, manoma, atsirado dar greičiau nei chlorofilo fotosintezė. Tai apima tinklainės fotosintezę, kuri atsirado maždaug. Prieš 2,5–3,7 milijardo metų ir vis dar egzistuoja ribotos nišos aplinkoje. Kaip rodo pavadinimas, šis procesas priklauso nuo tinklainės (purpurinio pigmento rūšies), kad absorbuotų saulės energiją geltonai žalioje matomo spektro dalyje (nuo 400 iki 500 nm).
Taip pat vyksta anoksigeniška fotosintezė (kai anglies dioksidas ir dvi vandens molekulės yra apdorojamos taip, kad susidarytų formaldehidas, vanduo ir deguonies dujos), kuri, kaip manoma, užbaigia visą deguonies fotosintezę. Kaip ir kada atsirado skirtingos fotosintezės rūšys, svarbu suprasti, kada prasidėjo gyvybė Žemėje. Kaip profesorius Loebas paaiškino „Space Magazine“ el. Paštu:
„Fotosintezė“ reiškia „sudėjimą“ (sintezę) pagal šviesą (nuotrauka). Tai yra procesas, kurį naudoja augalai, dumbliai ar bakterijos, norėdami saulės šviesą paversti chemine energija, kuri skatina jų veiklą. Cheminė energija kaupiama anglies molekulėse, kurios sintetinamos iš anglies dioksido ir vandens. Šis procesas dažnai išskiria deguonį kaip šalutinį produktą, kuris yra būtinas mūsų egzistavimui. Apskritai, fotosintezė tiekia visus organinius junginius ir didžiąją dalį energijos, reikalingos gyvybei, kaip mes ją žinome Žemės planetoje. Fotosintezė įvyko palyginti ankstyvoje Žemės evoliucijos istorijoje. “
Tokie tyrimai, kuriuose nagrinėjamas fotosintezės vaidmuo, yra ne tik svarbūs, nes padeda mums suprasti, kaip Žemėje atsirado gyvybė. Be to, jie taip pat galėtų padėti suprasti mūsų supratimą apie tai, ar gyvybė gali atsirasti ne Saulės planetose, ar ne, ir kokiomis sąlygomis tai gali įvykti.
Jų tyrimas, pavadintas „Fotosintezė gyvenamose planetose aplink mažo svorio žvaigždes“, neseniai pasirodė internete ir buvo pateiktas Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai. Savo tyrimo tikslais Lingamas ir Loebas siekė apriboti M tipo žvaigždžių fotonų srautą, kad nustatytų, ar įmanoma fotosintezė antžeminėse planetose, kurios skrieja aplink raudonąsias nykštukines žvaigždes. Kaip teigė Loebas:
„Savo darbe mes ištyrėme, ar fotosintezė gali vykti planetose, gyvenančiose zonoje aplink mažos masės žvaigždes. Ši zona yra apibrėžiama kaip atstumo nuo žvaigždės diapazonas, kuriame planetos paviršiaus temperatūra leidžia egzistuoti skystam vandeniui ir gyvenimo chemijai, kaip mes ją žinome. Toje zonoje esančioms planetoms apskaičiavome ultravioletinį (UV) srautą, apšviečiantį jų paviršių, atsižvelgiant į jų pagrindinės žvaigždės masę. Mažos masės žvaigždės yra vėsesnės ir sukuria mažiau UV fotonų kiekvienam radiacijos kiekiui. “
Remiantis naujausiais radiniais, susijusiais su raudonosiomis nykštukinėmis žvaigždėmis, jų tyrimas buvo sutelktas į „Žemės analogus“ - planetas, kurių pagrindiniai fiziniai parametrai yra tokie patys kaip Žemės - ty spindulys, masė, sudėtis, efektyvioji temperatūra, albedo ir kt., Nes teorinės fotosintezės ribos aplink kitas žvaigždes nėra gerai suprantamas, jos taip pat veikė tokiomis pačiomis ribomis kaip ir Žemėje - nuo 400 iki 750 nm.
Remdamiesi tuo, Lingamas ir Loebas apskaičiavo, kad mažos masės M tipo žvaigždės negalės viršyti minimalaus UV srauto, kurio reikia norint užtikrinti biosferą, panašią į Žemės. Kaip iliustravo Loebas:
„Tai reiškia, kad gyvenamosios planetos, per pastaruosius kelerius metus aptiktos šalia šalia esančių nykštukinių žvaigždžių,„ Proxima Centauri “(artimiausia žvaigždė saulei, 4 šviesmečių atstumu, 0,12 saulės masės, su viena gyvenama planeta,„ Proxima b “) ir TRAPPIST-1 ( 40 šviesmečių atstumu, 0,09 saulės masės, su trimis apgyvendinamomis planetomis TRAPPIST-1e, f, g), greičiausiai, nėra į Žemę panašios biosferos. Apskritai spektroskopiniai planetų, perduodančių savo žvaigždes, atmosferos sudėties tyrimai (pvz., TRAPPIST-1) greičiausiai neras biomarkerių, tokių kaip deguonis ar ozonas, aptinkamais lygiais. Jei rasta deguonies, jo kilmė greičiausiai nėra biologinė. “
Natūralu, kad tokiai analizei yra ribos. Kaip jau buvo pažymėta anksčiau, Lingamas ir Loebas nurodo, kad teorinės fotosintezės aplink kitas žvaigždes ribos nėra gerai žinomos. Kol sužinokime daugiau apie planetų sąlygas ir radiacijos aplink M tipo žvaigždes aplinką, mokslininkai bus priversti naudoti metrikas, pagrįstas mūsų pačių planeta.
Antra, taip pat yra tai, kad M tipo žvaigždės yra kintamos ir nestabilios, palyginti su mūsų saule, ir patiria periodinius pliūpsnius. Cituodami kitus tyrimus, Lingam ir Loeb nurodo, kad tai gali turėti ir teigiamą, ir neigiamą poveikį planetos biosferai. Trumpai tariant, žvaigždinės raketos galėtų suteikti papildomą UV spinduliuotę, kuri padėtų sukelti prebiotikų chemiją, tačiau taip pat galėtų pakenkti planetos atmosferai.
Nepaisant to, uždraudus intensyvesnius ekstrasoliarių planetų, besisukančių aplink raudonas nykštukines žvaigždes, tyrimus, mokslininkas yra priverstas pasikliauti teoriniais vertinimais, kokia tikėtina būtų gyvybė šiose planetose. Kalbant apie šiame tyrime pateiktus atradimus, tai yra dar vienas požymis, kad raudonųjų nykštukinių žvaigždžių sistemos gali būti ne pati tikimiausia vieta rasti apgyvendinamus pasaulius.
Jei tiesa, šie atradimai taip pat gali turėti drastiškų padarinių nežemiškos žvalgybos paieškai (SETI). „Kadangi fotosintezės metu pagamintas deguonis yra būtina sąlyga sudėtingam gyvenimui, tokiam kaip žmonės Žemėje, jis taip pat bus reikalingas technologiniam intelektui vystytis“, - sakė Loeb. „Savo ruožtu pastarojo atsiradimas atveria galimybę susirasti gyvybę naudojant technologinius parašus, tokius kaip radijo signalai ar milžiniški artefaktai“.
Šiuo metu gyvenamųjų planetų ir gyvenimo paieškas ir toliau informuoja teoriniai modeliai, kurie mums nurodo, ko reikia laukti. Tuo pat metu šie modeliai ir toliau grindžiami „gyvenimu, kokį mes jį žinome“, t. Y., Kaip pavyzdžiai naudojami Žemės analogai ir sausumos rūšys. Laimei, astronomai tikisi per ateinančius metus išmokti daug daugiau, nes bus kuriami naujos kartos instrumentai.
Kuo daugiau sužinome apie egzoplanetų sistemas, tuo didesnė tikimybė, kad nustatysime, ar jos tinkamos gyventi. Galų gale mes nežinome, ko dar turėtume ieškoti, kol iš tikrųjų surasime. Toks yra puikus paradoksas, kai reikia ieškoti nežemiškos intelekto, jau neminint to kito nuostabaus paradokso (žiūrėk!).
