Ультрафиолетовый свет - это то, что вы можете назвать спорным типом излучения. С одной стороны, передержка может привести к солнечному ожогу, повышенному риску рака кожи и повреждению зрения и иммунной системы человека. С другой стороны, он также имеет огромные преимущества для здоровья, которые включают в себя содействие снятию стресса и стимулирование естественного производства организмом витамина D, сератонина и меланина.
И согласно новому исследованию, проведенному группой из Гарвардского университета и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), ультрафиолетовое излучение могло даже сыграть решающую роль в возникновении жизни здесь, на Земле. Таким образом, определение количества ультрафиолетового излучения, производимого звездами других типов, может стать одним из ключей к поиску свидетельств существования жизни на планетах, которые вращаются вокруг них.
Недавно было опубликовано исследование под названием «Поверхностная ультрафиолетовая среда на планетах, вращающихся вокруг карликов M: последствия для пребиотической химии и необходимость экспериментального наблюдения». Астрофизический Журнал, Под руководством Сукрита Ранджана, приглашенного постдокторского исследователя в CfA, команда сосредоточилась на звездах M-типа (красный карлик), чтобы определить, достаточно ли этот класс звезд производит УФ-излучение, чтобы запустить биологические процессы, необходимые для возникновения жизни.
Недавние исследования показали, что УФ-излучение может быть необходимо для образования рибонуклеиновой кислоты (РНК), которая необходима для всех форм жизни, как мы ее знаем. И учитывая скорость, с которой скалистые планеты были обнаружены вокруг звезд красных карликов в последнее время (например, Проксима b, LHS 1140b и семь планет системы TRAPPIST-1), сколько красных карликов, излучаемых ультрафиолетовым излучением, может быть центральным для определение обитаемости экзопланеты.
Как доктор Ранджан объяснил в пресс-релизе CfA:
«Это было бы похоже на кучу дров и растопку и желание зажечь огонь, но не иметь спички. Наши исследования показывают, что правильное количество ультрафиолетового света может быть одним из спичек, которые оживляют жизнь, поскольку мы знаем, что она зажигается ».
Ради их исследования команда создала модели радиационного переноса звезд красных карликов. Затем они попытались определить, будет ли УФ-среды на пребиотических планетах-аналогах Земли, которые вращаются вокруг них, достаточно, чтобы стимулировать фотопроцессы, которые приведут к образованию РНК. Исходя из этого, они рассчитали, что планеты, вращающиеся вокруг звезд M-карликов, будут иметь доступ в 100–1000 раз меньше биологически активного УФ-излучения, чем молодая Земля.
В результате химия, которая зависит от ультрафиолета, чтобы превратить химические элементы и пребиотические условия в биологические организмы, вероятно, отключится. С другой стороны, команда подсчитала, что даже если бы эта химия могла действовать при сниженном уровне ультрафиолетового излучения, она работала бы гораздо медленнее, чем на Земле миллиарды лет назад.
Как объяснил Робин Вордсворт - доцент Гарвардской школы инженерии и прикладных наук и соавтор исследования, это не обязательно плохая новость в том, что касается вопросов жизнедеятельности. «Это может быть вопросом нахождения сладкого места», - сказал он. «Ультрафиолетового света должно быть достаточно, чтобы вызвать формирование жизни, но не настолько, чтобы он разрушал и удалял атмосферу планеты».
Предыдущие исследования показали, что даже спокойные красные карлики испытывают драматические вспышки, которые периодически бомбардируют их планеты вспышками ультрафиолетовой энергии. Хотя это считалось чем-то опасным, что могло бы лишить планеты, находящиеся на орбите, их атмосферы и излучать жизнь, вполне возможно, что такие вспышки могли бы компенсировать более низкие уровни ультрафиолетового излучения, создаваемые звездой.
Эта новость также последовала за исследованием, которое показало, что внешние планеты системы TRAPPIST-1 (включая три, расположенные в ее обитаемой зоне) могут все еще иметь много воды на своих поверхностях. Здесь также ключевым было ультрафиолетовое излучение, где команда, ответственная за исследование, контролировала планеты TRAPPIST-1 на наличие признаков потери водорода из их атмосферы (признак фотодиссоциации).
Это исследование также напоминает недавнее исследование под руководством профессора Ави Леба, заведующего кафедрой астрономии Гарвардского университета, директора Института теории и вычислений, а также члена CfA. Находясь под названием «Относительная вероятность жизни как функция космического времени», Леб и его команда пришли к выводу, что звезды с красными карликами чаще всего рождают жизнь из-за их малой массы и чрезвычайной долговечности.
По сравнению со звездами с большей массой, у которых более короткий срок жизни, звезды красных карликов, вероятно, будут оставаться в своей основной последовательности в течение шести-двенадцати триллионов лет. Следовательно, красные карликовые звезды, несомненно, будут вокруг достаточно долго, чтобы выдержать даже значительно замедленную скорость органической эволюции. В этом отношении это последнее исследование может даже рассматриваться как возможное решение парадокса Ферми. Где все инопланетяне? Они все еще развиваются!
Но, как отметил Димитар Саселов, профессор астрономии им. Филлипса в Гарварде, директор Инициативы «Истоки жизни» и соавтор статьи, остается много вопросов без ответа:
«Нам еще предстоит много работы в лаборатории и в других местах, чтобы определить, как факторы, в том числе ультрафиолетовые, играют роль в вопросе жизни. Кроме того, нам необходимо определить, может ли жизнь формироваться при гораздо более низких уровнях ультрафиолета, чем у нас на Земле ».
Как всегда, ученые вынуждены работать с ограниченной системой координат, когда дело доходит до оценки обитаемости других планет. Насколько нам известно, жизнь существует только на планете (то есть на Земле), что, естественно, влияет на наше понимание того, где и при каких условиях жизнь может процветать. И, несмотря на продолжающиеся исследования, вопрос о том, как возникла жизнь на Земле, все еще остается загадкой.
Если бы жизнь была найдена на планете, вращающейся вокруг красного карлика, или в экстремальных средах, которые мы считали непригодными для жизни, это означало бы, что жизнь может возникать и развиваться в условиях, которые сильно отличаются от условий Земли. В ближайшие годы миссии следующего поколения, такие как космический телескоп Джеймса Вебба, - это гигантский телескоп Магеллана, который, как ожидается, расскажет больше об отдаленных звездах и их системах планет.
Результат этого исследования, вероятно, будет включать новое понимание того, где может возникнуть жизнь и в каких условиях она может процветать.
