Το υπεριώδες φως είναι αυτό που μπορεί να ονομάσετε αμφιλεγόμενο τύπο ακτινοβολίας. Από τη μία πλευρά, η υπερβολική έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε ηλιακά εγκαύματα, αυξημένο κίνδυνο καρκίνου του δέρματος και βλάβη στην όραση ενός ατόμου και στο ανοσοποιητικό σύστημα. Από την άλλη πλευρά, έχει επίσης τεράστια οφέλη για την υγεία, όπως η προώθηση της ανακούφισης από το στρες και η τόνωση της φυσικής παραγωγής βιταμίνης D, σερατονίνης και μελανίνης του οργανισμού.
Και σύμφωνα με μια νέα μελέτη από μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνια (CfA), η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί ακόμη και να έχει διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην εμφάνιση της ζωής εδώ στη Γη. Ως εκ τούτου, ο καθορισμός της ποσότητας της υπεριώδους ακτινοβολίας που παράγεται από άλλους τύπους αστεριών θα μπορούσε να είναι ένα από τα κλειδιά για την εξεύρεση στοιχείων για τη ζωή οποιωνδήποτε πλανητών που βρίσκονται σε τροχιά.
Η μελέτη, με τίτλο "Το Surface UV Environment on Planets Orbiting M Dwarfs: Implications for Prebiotic Chemistry and the Need for Experimental Follow-up", εμφανίστηκε πρόσφατα στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα. Με επικεφαλής τον Sukrit Ranjan, έναν επισκέπτη μεταδιδακτορικό ερευνητή στο CfA, η ομάδα επικεντρώθηκε σε αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος) για να καθορίσει εάν αυτή η κατηγορία αστεριών παράγει αρκετή υπεριώδη ακτινοβολία για να ξεκινήσει τις βιολογικές διαδικασίες που απαιτούνται για την εμφάνιση της ζωής.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να είναι απαραίτητη για το σχηματισμό ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA), το οποίο είναι απαραίτητο για όλες τις μορφές ζωής όπως το γνωρίζουμε. Και δεδομένου του ρυθμού με τον οποίο έχουν ανακαλυφθεί βραχώδεις πλανήτες γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων στα τέλη (στο παράδειγμα περιλαμβάνονται τα Proxima b, LHS 1140b και οι επτά πλανήτες του συστήματος TRAPPIST-1), πόση έκρηξη των κόκκινων νάνων υπεριώδους ακτινοβολίας θα μπορούσε να είναι κεντρική προσδιορισμός της δυνατότητας εξωπλανήτη.
Όπως εξήγησε ο Δρ Ranjan σε δελτίο τύπου του CfA:
«Θα ήταν σαν να έχουμε ένα σωρό από ξύλο και να ανάβει και να θέλει να ανάψει μια φωτιά, αλλά να μην ταιριάζει. Η έρευνά μας δείχνει ότι η σωστή ποσότητα υπεριώδους φωτός μπορεί να είναι ένας από τους αγώνες που ζωντανεύουν όπως το ξέρουμε να ανάβει. "
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα δημιούργησε μοντέλα μεταφοράς ακτινοβολίας από κόκκινα αστέρια νάνων. Στη συνέχεια, προσπάθησαν να προσδιορίσουν εάν το περιβάλλον υπεριώδους ακτινοβολίας σε πρεβιοτικούς πλανήτες ανάλογους της Γης που τους περιβάλλουν θα ήταν αρκετοί για να διεγείρουν τις φωτοεπεξεργασίες που θα οδηγούσαν στο σχηματισμό RNA. Από αυτό, υπολόγισαν ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αστέρια Μ-νάνων θα έχουν πρόσβαση σε 100-1000 φορές λιγότερη βιοδραστική υπεριώδη ακτινοβολία από μια νεαρή Γη.
Ως αποτέλεσμα, η χημεία που εξαρτάται από το υπεριώδες φως για τη μετατροπή χημικών στοιχείων και πρεβιοτικών συνθηκών σε βιολογικούς οργανισμούς πιθανότατα θα τερματιστεί. Εναλλακτικά, η ομάδα υπολόγισε ότι ακόμη και αν αυτή η χημεία μπορούσε να προχωρήσει κάτω από ένα μειωμένο επίπεδο υπεριώδους ακτινοβολίας, θα λειτουργούσε με πολύ πιο αργό ρυθμό από ό, τι έκανε στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Όπως εξήγησε ο Robin Wordsworth - επίκουρος καθηγητής στη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ και συν-συγγραφέας της μελέτης, αυτό δεν είναι απαραίτητα άσχημα νέα, όσον αφορά τα ζητήματα βιωσιμότητας. «Μπορεί να είναι θέμα εύρεσης του γλυκού σημείου», είπε. «Πρέπει να υπάρχει αρκετό υπεριώδες φως για να προκαλέσει το σχηματισμό της ζωής, αλλά όχι τόσο πολύ που διαβρώνει και αφαιρεί την ατμόσφαιρα του πλανήτη».
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι ακόμη και οι ήρεμοι κόκκινοι νάνοι βιώνουν δραματικές εκλάμψεις που βομβαρδίζουν περιοδικά τους πλανήτες τους με εκρήξεις υπεριώδους ενέργειας. Ενώ αυτό θεωρήθηκε κάτι επικίνδυνο, το οποίο θα μπορούσε να απογυμνώσει τους πλανήτες γύρω από την ατμόσφαιρά τους και να ακτινοβολήσει τη ζωή, είναι πιθανό τέτοιες εκλάμψεις να αντισταθμίσουν τα χαμηλότερα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας που παράγονται σταθερά από το αστέρι.
Αυτή η είδηση έρχεται επίσης στα τακούνια μιας μελέτης που έδειξε πώς οι εξωτερικοί πλανήτες του συστήματος TRAPPIST-1 (συμπεριλαμβανομένων των τριών που βρίσκονται εντός της κατοικήσιμης ζώνης του) ενδέχεται να έχουν ακόμα άφθονο νερό από τις επιφάνειές τους. Και εδώ, το κλειδί ήταν η υπεριώδης ακτινοβολία, όπου η ομάδα που ήταν υπεύθυνη για τη μελέτη παρακολούθησε τους πλανήτες TRAPPIST-1 για σημάδια απώλειας υδρογόνου από τις ατμόσφαιρές τους (ένα σημάδι φωτοδιάσπασης).
Αυτή η έρευνα υπενθυμίζει επίσης μια πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον καθηγητή Avi Loeb, τον πρόεδρο του τμήματος αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, διευθυντή του Ινστιτούτου Θεωρίας και Υπολογισμού, καθώς και μέλος του CfA. Με τίτλο «Σχετική πιθανότητα ζωής ως συνάρτηση του κοσμικού χρόνου», ο Loeb και η ομάδα του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα κόκκινα αστέρια νάνων είναι πιο πιθανό να δώσουν ζωή λόγω της χαμηλής μάζας και της ακραίας μακροζωίας τους.
Σε σύγκριση με τα αστέρια υψηλότερης μάζας που έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής, τα κόκκινα αστέρια νάνων είναι πιθανό να παραμείνουν στην κύρια ακολουθία τους για έξι έως δώδεκα τρισεκατομμύρια χρόνια. Ως εκ τούτου, τα κόκκινα αστέρια νάνων θα ήταν σίγουρα αρκετά μακριά για να φιλοξενήσουν ακόμη και έναν πολύ επιβραδυνόμενο ρυθμό οργανικής εξέλιξης. Από αυτή την άποψη, αυτή η τελευταία μελέτη μπορεί ακόμη και να θεωρηθεί πιθανή λύση για το Fermi Paradox - Πού είναι όλοι οι εξωγήινοι; Εξακολουθούν να εξελίσσονται!
Αλλά όπως δήλωσε ο Dimitar Sasselov - ο καθηγητής αστρονομίας Phillips στο Χάρβαρντ, διευθυντής της πρωτοβουλίας Origins of Life και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, υπάρχουν ακόμα πολλές αναπάντητες ερωτήσεις:
«Έχουμε ακόμη πολλή δουλειά να κάνουμε στο εργαστήριο και αλλού για να προσδιορίσουμε πώς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της υπεριώδους ακτινοβολίας, παίζουν στο ζήτημα της ζωής. Επίσης, πρέπει να προσδιορίσουμε εάν η ζωή μπορεί να σχηματιστεί σε πολύ χαμηλότερα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας από ό, τι βιώνουμε εδώ στη Γη. "
Όπως πάντα, οι επιστήμονες αναγκάζονται να εργαστούν με ένα περιορισμένο πλαίσιο αναφοράς όσον αφορά την αξιολόγηση της βιωσιμότητας άλλων πλανητών. Από όσα γνωρίζουμε, η ζωή υπάρχει μόνο στον πλανήτη (δηλαδή στη Γη), ο οποίος φυσικά επηρεάζει την κατανόησή μας για το πού και υπό ποιες συνθήκες μπορεί να ευδοκιμήσει η ζωή. Και παρά τη συνεχιζόμενη έρευνα, το ερώτημα για το πώς η ζωή εμφανίστηκε στη Γη εξακολουθεί να είναι κάτι μυστήριο.
Εάν η ζωή πρέπει να βρεθεί σε έναν πλανήτη σε τροχιά γύρω από έναν κόκκινο νάνο, ή σε ακραία περιβάλλοντα που πιστεύαμε ότι ήταν ακατοίκητο, θα σήμαινε ότι η ζωή μπορεί να αναδυθεί και να εξελιχθεί σε συνθήκες που είναι πολύ διαφορετικές από αυτές της Γης. Τα επόμενα χρόνια, αποστολές επόμενης γενιάς όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο Magellan αναμένεται να αποκαλύψουν περισσότερα για μακρινά αστέρια και τα συστήματα των πλανητών τους.
Η απόδοση αυτής της έρευνας είναι πιθανό να περιλαμβάνει νέες γνώσεις για το πού μπορεί να αναδυθεί η ζωή και τις συνθήκες υπό τις οποίες μπορεί να ευδοκιμήσει.
