Nowe badania podważają szanse na istnienie złożonego życia wokół najpowszechniejszych gwiazd naszej Galaktyki. Opublikowane w serwisie preprintów arXiv wyniki analiz naukowców z Uniwersytetu Stanowego w San Diego studzą nadzieje związane z poszukiwaniem złożonego życia poza Ziemią. Wygląda na to, że planety krążące wokół najliczniejszych gwiazd w Drodze Mlecznej, tak zwanych czerwonych karłów, czyli gwiazd typu M, mogą nie zapewnić warunków sprzyjających rozwojowi organizmów wielokomórkowych.
- Czerwone karły, choć liczne i długowieczne, mogą nie sprzyjać powstaniu złożonego życia na krążących wokół nich planetach.
- Układ TRAPPIST-1 z siedmioma planetami w strefie zamieszkiwalnej to fascynujący cel badań, ale ich światło podczerwone nie wspiera fotosyntezy tak jak światło słoneczne.
- Symulacje pokazują, że produkcja tlenu na takich planetach mogłaby trwać miliardy lat, znacznie dłużej niż wiek Wszechświata.
- Chcesz dowiedzieć się, jak te odkrycia zmieniają kierunki badań astrobiologicznych? Sprawdź cały artykuł!
Czerwone karły od lat pozostają w centrum zainteresowania astrobiologów. Są to najmniejszymi i najchłodniejszymi, ale też najliczniejszymi z gwiazd w naszej Galaktyce, stanowią nawet 70 proc. ich całkowitej liczby. Ich długowieczność i liczba sprawiają, że planety w ich otoczeniu wydają się obiecującymi kandydatami do poszukiwań życia. Szczególną uwagę zwraca się na tzw. strefę zamieszkiwalną, zwaną inaczej ekosferą, czyli obszar wokół gwiazdy, gdzie temperatura pozwala na istnienie wody w stanie ciekłym.
Szczególnie intrygujący jest TRAPPIST-1, układ siedmiu planet wielkości Ziemi krążących wokół ultrachłodnego czerwonego karła oddalonego od nas o około 40 lat świetlnych. Gwiazda TRAPPIST-1 jest dość stara, być może nawet dwukrotnie starsza niż nasz własny Układ Słoneczny, który powstał około 4,5 miliarda lat temu.
Siedem planet zostało odkrytych z pomocą Teleskopu Małych Planet i Planetesymali Tranzytujących (TRAPPIST) w Chile, Kosmicznego Teleskopu Spitzera oraz innych teleskopów naziemnych. Trzy z planet TRAPPIST-1 znajdują się w strefie zamieszkiwalnej gwiazdy, gdzie skalista planeta z atmosferą mogłaby mieć ciekłą wodę na powierzchni. Wszystkie siedem prawdopodobnie pozostaje w równowadze pływowej względem swojej gwiazdy, co oznacza, że są zwrócone w jej kierunku ciagle tą samą stroną.
Układ TRAPPIST-1 wydaje się idealnym miejscem do poszukiwania warunków sprzyjających życiu, jednak nowe badania sugerują, że nawet jeśli na takich planetach występują odpowiednie warunki fizyczne, to kluczowy czynnik, rodzaj światła emitowanego przez gwiazdę, może skutecznie uniemożliwić powstanie złożonych form życia.
Na Ziemi fundamentem życia jest fotosynteza. To właśnie dzięki temu procesowi rośliny, glony i bakterie przekształcają dwutlenek węgla i wodę z pomocą energii słonecznej w związki organiczne, uwalniając przy tym tlen. Około 2,3 miliarda lat temu, podczas tzw. Wielkiego Wydarzenia Tlenowego, poziom tlenu w atmosferze wzrósł na tyle, by umożliwić ewolucję organizmów wielokomórkowych.
Fotosynteza wymaga jednak światła o określonej długości fali, znanego jako fotosyntetycznie czynne promieniowanie, mieszczącego się w zakresie długości fali od 400 do 700 nanometrów. To właśnie ten zakres światła jest wykorzystywany przez ziemskie organizmy. Czerwone karły, takie jak TRAPPIST-1, emitują głównie promieniowanie podczerwone, które w dużej mierze nie mieści się w zakresie potrzebnym dla fotosyntezy. Oznacza to, że światło docierające do powierzchni planet krążących wokół takich gwiazd jest znacznie mniej efektywne.
Zespół badawczy przeprowadził symulacje, porównując ilość światła dostępnego na Ziemi, na naszej planecie sprzed miliardów lat oraz na hipotetycznej planecie podobnej do TRAPPIST-1e. Wyniki były jednoznaczne - ilość energii dostępnej do produkcji tlenu na planetach wokół czerwonych karłów jest dramatycznie niska.
Według wyliczeń, osiągnięcie poziomu tlenu porównywalnego z ziemskim mogłoby zająć nawet 63 miliardy lat, czyli okres znacznie przekraczający wiek Wszechświata. Nawet przy założeniu, że hipotetyczne bakterie potrafiłyby lepiej wykorzystywać dostępne światło lub funkcjonować w warunkach beztlenowych, czas potrzebny na pojawienie się złożonych organizmów przekraczałby 10 miliardów lat. Naukowcy podsumowują, że na planetach krążących wokół czerwonych karłów tlen nigdy nie osiągnąłby poziomu umożliwiającego powstanie złożonego życia zwierzęcego.
Te obliczenia mogą mieć istotne konsekwencje dla przyszłych misji i badań astrobiologicznych. Skoro większość gwiazd w Galaktyce to czerwone karły, a szanse na złożone życie w ich otoczeniu są minimalne, naukowcy mogą skoncentrować wysiłki na innych typach gwiazd. Takich, które emitują więcej energii w zakresie promieniowania sprzyjającym fotosyntezie. To oznacza, że teleskopy kosmiczne i naziemne, w poszukiwaniu śladów obecności życia w atmosferach pozasłonecznych planet, powinny koncentrować się na układach wokół gwiazd bardziej podobnych do Słońca, potencjalnie zapewniających korzystniejsze warunki do fotosyntezy i akumulacji tlenu.