În ultimii ani, numărul planetelor extra-solare descoperite în preajma tipului M (stele pitice roșii) a crescut considerabil. În multe cazuri, aceste planete confirmate au fost „asemănătoare Pământului”, ceea ce înseamnă că sunt terestre (de asemenea, stâncoase) și au dimensiuni comparabile cu Pământul. Aceste descoperiri au fost deosebit de captivante, deoarece stelele pitice roșii sunt cele mai frecvente în Univers - reprezentând 85% din stele doar pe Calea Lactee.
Din păcate, numeroase studii au fost efectuate de târziu, care indică faptul că aceste planete ar putea să nu aibă condițiile necesare pentru a susține viața. Ultimele provin de la Universitatea Harvard, unde cercetătorul postdoctoral Manasvi Lingam și profesorul Abraham Loeb demonstrează că planetele din jurul stelelor de tip M ar putea să nu obțină suficientă radiație de la stelele lor pentru a se produce fotosinteza.
Pe scurt, se crede că viața pe Pământ a apărut între 3,7 și 4,1 miliarde de ani în urmă (în timpul târziu Hadean sau începutul lui Archean Eon), într-un moment în care atmosfera planetei ar fi fost toxică pentru viața de azi. Între 2,9 și 3 miliarde de ani, bacteriile fotosintetizante au început să apară și au început să îmbogățească atmosfera cu gaz de oxigen.
Drept urmare, Pământul a experimentat ceea ce este cunoscut sub numele de „Marele eveniment de oxidare” în urmă cu aproximativ 2,3 miliarde de ani. În acest timp, organismele fotosintetice au transformat treptat atmosfera Pământului dintr-una compusă în principal din dioxid de carbon și metan într-una formată din azot și gaz de oxigen (~ 78% și, respectiv, 21%).
Destul de interesant, se consideră că alte forme de fotosinteză au apărut chiar mai devreme decât fotosinteza clorofilă. Acestea includ fotosinteza retinei, care a apărut ca. Acum 2,5 până la 3,7 miliarde de ani și există încă în medii de nișă limitate astăzi. După cum sugerează și denumirea, acest proces se bazează pe retină (un tip de pigment violet) pentru a absorbi energia solară în partea galben-verde a spectrului vizibil (400 - 500 nm).
Există, de asemenea, o fotosinteză anoxigenică (unde dioxidul de carbon și două molecule de apă sunt prelucrate pentru a crea formaldehidă, apă și gaz de oxigen), despre care se crede că predează fotosinteza oxigenă în întregime. Cum și când au apărut diferite tipuri de fotosinteză este cheia înțelegerii când a început viața pe Pământ. După cum a explicat profesorul Loeb la Space Magazine prin e-mail:
„Photosynthesis” înseamnă „reunirea” (sinteză) prin lumină (fotografie). Este un proces folosit de plante, alge sau bacterii pentru a converti lumina soarelui în energie chimică care le alimentează activitățile. Energia chimică este stocată în molecule pe bază de carbon, care sunt sintetizate din dioxid de carbon și apă. Acest proces eliberează adesea oxigenul ca produs, care este necesar existenței noastre. În general, fotosinteza furnizează toți compușii organici și cea mai mare parte a energiei necesare vieții așa cum o cunoaștem pe planeta Pământ. Fotosinteza a apărut relativ timpuriu în istoria evolutivă a Pământului. ”
Studii precum acestea, care examinează rolul jucat de fotosinteză, nu sunt importante doar pentru că ne ajută să înțelegem cum a apărut viața pe Pământ. În plus, aceștia ar putea ajuta, de asemenea, să ne înțeleagă înțelegerea noastră dacă viața poate apărea sau nu pe planetele extra-solare și în ce condiții ar putea avea loc acest lucru.
Studiul lor, intitulat „Fotosinteza pe planetele locuibile în jurul stelelor cu masă scăzută”, a apărut recent online și a fost trimis la Avize lunare ale Royal Astronomical Society. De dragul studiului lor, Lingam și Loeb au căutat să restricționeze fluxul fotonic al stelelor de tip M pentru a determina dacă fotosinteza este posibilă pe planetele terestre care orbitează stele pitice roșii. După cum a declarat Loeb:
„În lucrarea noastră am investigat dacă fotosinteza poate apărea pe planetele din zona locuibilă din jurul stelelor cu masă scăzută. Această zonă este definită ca raza de distanță de la stea unde temperatura de suprafață a planetei permite existența apei lichide și a chimiei vieții așa cum o cunoaștem. Pentru planetele din acea zonă, am calculat fluxul ultraviolete (UV) care le luminează suprafața în funcție de masa stelei lor gazdă. Stelele cu masă scăzută sunt mai reci și produc mai puțini fotoni UV pentru fiecare cantitate de radiații. "
În concordanță cu descoperirile recente care implică stele pitice roșii, studiul lor s-a concentrat pe „analogii Pământului”, planete care au aceiași parametri fizici de bază ca Pământul - adică raza, masa, compoziția, temperatura eficientă, albedo, etc. Deoarece limitele teoretice ale fotosintezei în jurul altor stele nu sunt bine înțelese, ele au lucrat, de asemenea, cu aceleași limite ca și cele de pe Pământ - între 400 și 750 nm.
Din aceasta, Lingam și Loeb au calculat că stelele de masă scăzută de tip M nu vor putea depăși fluxul UV minim necesar pentru a asigura o biosferă similară cu cea a Pământului. După cum a ilustrat Loeb:
„Acest lucru implică faptul că planetele locuibile descoperite în ultimii ani în jurul stelelor pitice din apropiere, Proxima Centauri (cea mai apropiată stea a Soarelui, la 4 ani lumină distanță, 0,12 mase solare, cu o planetă locuibilă, Proxima b) și TRAPPIST-1 ( La 40 de ani lumină, 0,09 mase solare, cu trei planete locuibile TRAPPIST-1e, f, g), probabil nu au o biosferă asemănătoare Pământului. Mai general, studiile spectroscopice ale compoziției atmosferelor planetelor care tranzitează stelele lor (cum ar fi TRAPPIST-1) este puțin probabil să găsească biomarkeri, cum ar fi oxigenul sau ozonul, la niveluri detectabile. Dacă se găsește oxigen, originea sa este probabil non-biologică.
În mod firesc, există limite la acest tip de analiză. După cum s-a menționat anterior, Lingam și Loeb indică faptul că limitele teoretice ale fotosintezei în jurul altor stele nu sunt cunoscute. Până când vom afla mai multe despre condițiile planetare și mediul de radiații din jurul stelelor de tip M, oamenii de știință vor fi nevoiți să folosească metrici bazate pe propria noastră planetă.
În al doilea rând, există, de asemenea, faptul că stelele de tip M sunt variabile și instabile în comparație cu Soarele nostru și se confruntă cu luminiri periodice. Citând alte cercetări, Lingam și Loeb indică faptul că acestea pot avea efecte pozitive și negative asupra biosferei unei planete. Pe scurt, rafalele stelare ar putea furniza radiații UV suplimentare care ar ajuta la declanșarea chimiei prebiotice, dar ar putea fi, de asemenea, în detrimentul atmosferei unei planete.
Cu toate acestea, în afara studiilor mai intense ale planetelor extrasolare care orbitează stele pitice roșii, oamenii de știință sunt nevoiți să se bazeze pe evaluări teoretice despre cât de probabil ar fi viața pe aceste planete. În ceea ce privește concluziile prezentate în acest studiu, ele sunt încă un indiciu că sistemele de stele pitice roșii nu pot fi cel mai probabil loc pentru a găsi lumi locuibile.
Dacă este adevărat, aceste descoperiri ar putea avea și implicații drastice în căutarea informațiilor extraterestre (SETI). „Deoarece oxigenul produs prin fotosinteză este o condiție necesară pentru viața complexă, cum ar fi oamenii de pe Pământ, va fi necesar, de asemenea, ca inteligența tehnologică să evolueze”, a spus Loeb. „La rândul său, apariția acestuia din urmă deschide posibilitatea de a găsi viață prin semnături tehnologice precum semnale radio sau artefacte gigantice.”
Deocamdată, căutarea planetelor locuibile și a vieții continuă să fie informată prin modele teoretice care ne spun ce trebuie să fie în căutarea lor. În același timp, aceste modele continuă să se bazeze pe „viața așa cum o cunoaștem” - adică folosind exemple de pământ-analogi și specii terestre. Din fericire, astronomii se așteaptă să învețe mult mai multe în următorii ani datorită dezvoltării instrumentelor de generație viitoare.
Cu cât învățăm mai multe despre sistemele de exoplanete, cu atât vom fi mai probabil să stabilim dacă sunt sau nu locuibile. Dar până la urmă, nu vom ști ce altceva ar trebui să căutăm până nu îl vom găsi. Acesta este marele paradox atunci când vine vorba de Căutarea inteligenței extraterestre, pentru a nu mai menționa acel alt mare paradox (uitați-vă!).
