Pēdējos gados ievērojami pieaudzis ārpus Saules planētu skaits, kas atrodas netālu no M veida (sarkanās pundurzvaigznes). Daudzos gadījumos šīs apstiprinātās planētas ir bijušas “Zemei līdzīgas”, kas nozīmē, ka tās ir sauszemes (pazīstamas arī kā klinšainas) un pēc izmēra salīdzināmas ar Zemi. Šie atradumi ir bijuši īpaši aizraujoši, jo sarkanās pundurzvaigznes ir visizplatītākās Visumā - tās veido tikai 85% zvaigžņu Piena ceļā.
Diemžēl par vēlu ir veikti daudzi pētījumi, kas norāda, ka šīm planētām, iespējams, nav vajadzīgo apstākļu dzīvības uzturēšanai. Jaunākais nāk no Hārvardas universitātes, kur pēcdoktorantūras pētnieks Manasvi Lingams un profesors Abrahams Loebs parāda, ka planētas ap M veida zvaigznēm var nesaņemt pietiekami daudz starojuma no zvaigznēm, lai notiktu fotosintēze.
Vienkāršoti sakot, domājams, ka dzīvība uz Zemes ir izveidojusies pirms 3,7 līdz 4,1 miljardiem gadu (vēlā Haidāna vai Arhejas agrīnā laika posmā) laikā, kad planētas atmosfēra mūsdienās būtu bijusi toksiska dzīvībai. Laika posmā no 2,9 līdz 3 miljardiem gadu sāka parādīties fotosintēzes baktērijas un sāka bagātināt atmosfēru ar skābekļa gāzi.
Tā rezultātā Zeme piedzīvoja tā saukto “Lielo oksidācijas notikumu” pirms aptuveni 2,3 miljardiem gadu. Šajā laikā fotosintētiskie organismi Zemes atmosfēru pakāpeniski pārveidoja no vienas, kas pārsvarā sastāv no oglekļa dioksīda un metāna, uz tādu, kas sastāv no slāpekļa un skābekļa gāzes (attiecīgi ~ 78% un 21%).
Interesanti, ka tiek uzskatīts, ka citas fotosintēzes formas ir parādījušās pat ātrāk nekā hlorofila fotosintēze. Tajos ietilpst tīklenes fotosintēze, kas parādījās aptuveni. Pirms 2,5 līdz 3,7 miljardiem gadu un joprojām pastāv ierobežotā nišas vidē. Kā norāda nosaukums, šis process ir atkarīgs no tīklenes (purpura pigmenta veida), kas absorbē saules enerģiju redzamā spektra dzeltenzaļajā daļā (400 līdz 500 nm).
Pastāv arī anoksigeniska fotosintēze (kurā oglekļa dioksīds un divas ūdens molekulas tiek apstrādātas, lai izveidotu formaldehīdu, ūdeni un skābekļa gāzi), kas, domājams, pilnībā veicināja skābekļa fotosintēzi. Tas, kā un kad parādījās dažādi fotosintēzes veidi, ir galvenais, lai saprastu, kad sākās dzīvība uz Zemes. Kā profesors Loeb paskaidroja Space Magazine pa e-pastu:
““ Fotosintēze ”nozīmē“ salikšanu ”(sintēzi) ar gaismu (foto). Tas ir process, ko izmanto augi, aļģes vai baktērijas, lai pārvērstu saules gaismu ķīmiskajā enerģijā, kas veicina to darbību. Ķīmiskā enerģija tiek glabāta molekulās, kuru pamatā ir ogleklis, un kuras sintezē no oglekļa dioksīda un ūdens. Šis process bieži izdala skābekli kā blakusproduktu, kas nepieciešams mūsu eksistencei. Kopumā fotosintēze piegādā visus organiskos savienojumus un lielāko daļu enerģijas, kas nepieciešama dzīvībai, kā mēs to zinām uz planētas Zeme. Fotosintēze radās salīdzinoši agrīnā Zemes evolūcijas vēsturē. ”
Šādi pētījumi, kas pēta fotosintēzes lomu, nav tikai svarīgi, jo tie palīdz mums saprast, kā dzīve radusies uz Zemes. Turklāt tie varētu arī palīdzēt informēt mūsu izpratni par to, vai dzīvība varētu parādīties uz ārpus Saules planētām un kādos apstākļos tā varētu notikt.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Fotosintēze uz apdzīvojamām planētām ap maza masas zvaigznēm” nesen parādījās tiešsaistē un tika iesniegts Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi. Sava pētījuma nolūkos Lingams un Loebs centās ierobežot M tipa zvaigžņu fotonu plūsmu, lai noteiktu, vai ir iespējama fotosintēze uz zemes planētām, kuras orbītas sarkanās punduru zvaigznes. Kā paziņoja Loebs:
“Savā rakstā mēs pētījām, vai fotosintēze var notikt uz planētām apdzīvojamā zonā ap zema masas zvaigznēm. Šī zona tiek definēta kā attālumu diapazons no zvaigznes, kurā planētas virsmas temperatūra ļauj pastāvēt šķidram ūdenim un dzīves ķīmijai, kā mēs to zinām. Planētām šajā zonā mēs aprēķinājām ultravioleto (UV) plūsmu, kas apgaismo to virsmu, kā funkcijas no saimnieka zvaigznes masas. Zema masas zvaigznes ir vēsākas un rada mazāk UV fotonu uz vienu starojuma daudzumu. ”
Atbilstoši nesenajiem atradumiem, kuros iesaistītas sarkanās punduru zvaigznes, viņu pētījums koncentrējās uz “Zemes analogiem”, planētām, kurām ir tādi paši fizikālie pamata parametri kā Zemei - ti, rādiusam, masai, sastāvam, efektīvai temperatūrai, albedo utt. Kopš fotosintēzes teorētiskās robežas ap citām zvaigznēm nav labi saprotamas, tās arī strādāja ar tām pašām robežām, kādas ir uz Zemes - no 400 līdz 750 nm.
No tā Lingams un Loebs aprēķināja, ka mazas masas M tipa zvaigznes nespēs pārsniegt minimālo UV plūsmu, kas nepieciešama, lai nodrošinātu biosfēru, kas līdzīga Zemei. Kā parādīja Loeb:
“Tas nozīmē, ka apdzīvojamās planētas, kas pēdējo gadu laikā atklātas ap tuvējām punduru zvaigznēm, Proxima Centauri (tuvāk zvaigznei Saulei, 4 gaismas gadu attālumā, 0,12 saules masas, ar vienu apdzīvojamu planētu, Proxima b) un TRAPPIST-1 ( 40 gaismas gadu attālumā, 0,09 saules masas, ar trim apdzīvojamām planētām TRAPPIST-1e, f, g), iespējams, nav Zemei līdzīgas biosfēras. Plašāk runājot, maz ticams, ka spektroskopiski pētījumi par to planētu atmosfēras sastāvu, kuras šķērso savas zvaigznes (piemēram, TRAPPIST-1), neatradīs biomarķierus, piemēram, skābekli vai ozonu, nosakāmā līmenī. Ja tiek atrasts skābeklis, tā izcelsme, iespējams, nav bioloģiska. ”
Protams, šāda veida analīzei ir ierobežojumi. Kā jau iepriekš tika atzīmēts, Lingams un Loebs norāda, ka fotosintēzes teorētiskās robežas ap citām zvaigznēm nav labi zināmas. Kamēr mēs nemācīsim vairāk par planētu apstākļiem un radiācijas vidi ap M veida zvaigznēm, zinātnieki būs spiesti izmantot metriku, kuras pamatā ir mūsu pašu planēta.
Otrkārt, ir arī tas, ka M veida zvaigznes ir mainīgas un nestabilas salīdzinājumā ar mūsu Sauli un piedzīvo periodiskas uzliesmojumus. Citējot citus pētījumus, Lingam un Loeb norāda, ka tiem var būt gan pozitīva, gan negatīva ietekme uz planētas biosfēru. Īsāk sakot, zvaigžņu signālraķetes varētu nodrošināt papildu UV starojumu, kas palīdzētu izraisīt prebiotisko ķīmiju, bet arī varētu kaitēt planētas atmosfērai.
Neskatoties uz to, ka, liedzot intensīvāk pētīt ekstrasolārās planētas, kas riņķo ap sarkanām punduru zvaigznēm, zinātnieks ir spiests paļauties uz teorētiskiem novērtējumiem par to, cik liela varētu būt dzīvība uz šīm planētām. Runājot par šajā pētījumā sniegtajiem atklājumiem, tie ir vēl viens pierādījums tam, ka sarkano punduru zvaigžņu sistēmas var nebūt visticamākā vieta, kur atrast apdzīvojamas pasaules.
Ja tā ir taisnība, šie atradumi varētu arī krasi ietekmēt ārpuszemes izlūkošanas (SETI) meklēšanu. "Tā kā fotosintēzes rezultātā iegūtais skābeklis ir priekšnoteikums sarežģītai dzīvei, piemēram, cilvēkiem uz Zemes, tas būs vajadzīgs arī tehnoloģiskās izlūkošanas attīstībai," sacīja Loebs. "Savukārt tā parādīšanās paver iespēju atrast dzīvību, izmantojot tehnoloģiskos parakstus, piemēram, radio signālus vai milzu artefaktus."
Pagaidām apdzīvojamo planētu un dzīves meklējumus turpina informēt ar teorētiskiem modeļiem, kas mums pasaka, ko gaidīt. Tajā pašā laikā šie modeļi turpina balstīties uz “dzīvi tādu, kādu mēs to zinām” - t.i., par piemēriem izmantojot Zemes analogus un sauszemes sugas. Par laimi, pateicoties nākamās paaudzes instrumentu izstrādei, astronomi nākamajos gados cer iemācīties daudz vairāk.
Jo vairāk mēs uzzināsim par eksoplanetu sistēmām, jo lielāka iespēja noteikt, vai tās ir apdzīvojamas. Bet galu galā mēs nezinām, kas mums vēl jāmeklē, līdz mēs to faktiski atrodam. Šāds ir lielais paradokss, kad runa ir par ārpuszemes intelekta meklēšanu, nemaz nerunājot par šo lielo paradoksu (skatieties!).
