Когда в так называемых зонах жизни ближайших к нам соседних звезд были обнаружены планеты, подобные Земле, надежды на тамошнюю жизнь выросли настолько, насколько быстро вскоре после этого они и рухнули, когда стало ясно, что высокие уровни радиации, которыми соответствующие центральные светила бомбардируют эти миры, ставят под большой вопрос зарождение и развитие жизни, какой мы знаем ее по Земле. Однако новое исследование дает основание для совершенно иной оценки возможностей внеземной жизни возле соседних звезд.
Художественное представление «молодой земли» возле красного «солнца». © J. O’Malley-James, Carl Sagan Institute, Cornell University, Jeff Tyson
Фактически, Проксима b, планета земного типа, вращающаяся вокруг красного карлика Прокстима Центавра, находящегося всего в 4,2 световых годах от Земли, получает от своего светила в 250 раз больше рентгеновских лучей, чем Земля, и, как считает наука, подвергается воздействию смертельных доз ультрафиолетового излучения на уровне своей поверхности. На этом фоне многие ученые ставят под сомнение жизнь на Проксиме b или даже вообще отрицают ее возможность. А вот астрономы Корнеллского университета теперь говорят, что жизнь и у нас переживала этот тип жестокой радиации - и они даже предоставляют доказательства: мы сами!
Как пишут Лиза Кальтенеггер и Джек О'Мэлли-Джеймс из Корнелльского университета в ежемесячном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, вся сегодняшняя жизнь на Земле произошла от организмов во время еще больших нагрузок ультрафиолетового излучения. чем те, которым подвергается Проксима b. Это значит, что четыре миллиарда лет назад Земля представляла собой «хаотичный, облученный, горячий хаос», считают оба автора. «И все же жизнь каким-то образом укоренилась и неумолимо распространилась по всей планете». А это значит, что на некоторых ближайших к нам экзопланетам этот процесс тоже может происходить в настоящий
момент, считают Кальтенеггер и О'Мэлли-Джеймс.
Для своего исследования оба ученых смоделировали поверхностную ультрафиолетовую среду четырех потенциально пригодных для жизни ближайших к нам экзопланет: Проксима b, TRAPPIST-1 e, Росс 128 b и LHS-1140 b. Все они вращаются вокруг маленьких звезд - красных карликов, которые очень активны в отличие от нашего Солнца и часто производят так называемые вспышки (солнечные выбросы), которые затем окутывают планеты своих систем ультрафиолетовым излучением высокой энергии.
Хотя пока что неизвестно, какие именно условия преобладают на поверхности этих планет, все знают, что такие вспышки являются биологически вредными и могут разрушать и наносить ущерб всей атмосфере планет, подвергающихся их воздействию. Более того, высокие дозы облучения вызывают также мутации или даже отключение биологических молекул, таких как нуклеиновые кислоты.
Поэтому в своих моделях О'Мэлли-Джеймс и Кальтенеггер исследовали различные возможные составы планетарных атмосфер. Начиная со сценариев, похожих на современную Землю, до «эродированных» и «бескислородных» атмосфер, то есть планет с очень разреженными атмосферами, которые почти или совсем не блокируют ультрафиолетовое излучение, а также условий без озоновой защиты.
Как и ожидалось, моделирование первоначально показывает, что с уменьшением атмосферы и низким уровнем озонового слоя ультрафиолетовое излучение достигает поверхности с более высокой энергией. Затем оба астробиолога сравнили модели с Землей примерно четыре миллиарда лет назад и сегодня. Хотя моделируемые планеты получают более высокие уровни ультрафиолетового облучения, чем наша Земля сегодня, это облучение значительно ниже того, что Земля получала во время своего начального этапа.
«Учитывая, что ранняя Земля была населена, - пишут исследователи, - мы показываем, что ультрафиолетовое излучение, по-видимому, не является ограничивающим фактором для обитаемости планет, вращающихся вокруг М-звезд (то есть красных карликов). И, следовательно, миры наших ближайших соседей остаются интересными местами для поиска жизни за пределами нашей солнечной системы».
С другой стороны, иначе выглядит ситуация с планетами, вращающимися вокруг неактивных М-звезд, то есть с планетами, подвергающимися воздействию слабого потока излучения. Учитывая историю нашей собственной планеты, возникает вопрос о том, нуждается ли эволюция жизни в высоких уровнях радиации, как это было на ранней Земле?
Чтобы оценить возможную обитаемость миров с различным уровнем облучения, исследователи изучили уровни смертности на различных длинах волн ультрафиолета бактерии Deinococcus radiodurans - одного из наиболее известных радиационно-устойчивых земных организмов.
Подоплека
На самом деле бактерии Deinococcus radiodurans (см. иллюстрацию) настолько устойчивы, что в 2010 году ученые уже предположили, что сама бактерия изначально попала на Землю с астероидами, метеоритами и кометами и, вероятно, оплодотворила еще молодую нашу планету.
Бактерия Deinococcus radiodurans. © Wikipedia
Не все длины волн ультрафиолетового излучения одинаково вредны для биологических молекул. Так, к примеру, исследовательская группа заявила, что «доза ультрафиолетового излучения в 360 нанометров должна быть на три порядка больше, чем доза облучения в 260 нанометров, чтобы получить аналогичные показатели смертности в популяции этого организма».
Многие организмы на Земле используют стратегии выживания - в том числе защитные пигменты, биофлуоресценцию или отступление под поверхность, в воду или под скалы - чтобы справиться с высокими уровнями радиации. Такие стратегии вполне могут имитировать жизнь и в других мирах. Это затруднит поиск жизни на далеких планетах, так как даже атмосферные биосигнатуры поверхностных форм жизни, которые теоретически могут быть обнаружены с помощью телескопов, найти будет значительно труднее.
«История жизни на Земле предоставляет нам обширную информацию о том, как биология может преодолевать вызовы, возникающие в условиях, которые мы сегодня считаем враждебными жизни», - заключают О'Мэлли-Джеймс и Калтенеггер. - «Однако наше исследование показывает, что уже следующее поколение систем симуляции для поиска жизни в других мирах - это грандиозная и интереснейшая цель для нашей работы».
0
