Livet kan udvikle sig lige nu på de nærmeste exoplaneter

Begejstringen om exoplaneter steg i vejret, da klippefyldte jordlignende planeter blev opdaget i kredsløb i den beboelige zone af nogle af vores nærmeste stjerner - indtil håb om liv blev knust af de høje niveauer af stråling, der bombarderede disse verdener.

Proxima-b, kun 4,24 lysår væk, modtager 250 gange mere røntgenstråling end Jorden og kan opleve dødelige niveauer af ultraviolet stråling på dens overflade. Hvordan kunne livet overleve sådan et bombardement? Cornell University astronomer siger, at livet allerede har overlevet denne form for voldsom stråling, og de har beviser:dig.

Lisa Kaltenegger og Jack O'Malley-James fremfører deres sag i et nyt blad, udgivet i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society . Kaltenegger er lektor i astronomi og direktør for Cornells Carl Sagan Institute, hvor O'Malley-James er forskningsmedarbejder.

Alt liv på Jorden i dag udviklede sig fra skabninger, der trivedes under et endnu større UV-strålingsangreb end Proxima-b, og andre nærliggende exoplaneter, i øjeblikket udholde. Jorden for 4 milliarder år siden var en kaotisk, bestrålet, varmt rod. Men på trods af dette, livet fik på en eller anden måde fodfæste og udvidede sig derefter.

Det samme kan ske lige i dette øjeblik på nogle af de nærmeste exoplaneter, ifølge Kaltenegger og O'Malley-James. Forskerne modellerede overflade-UV-miljøerne af de fire exoplaneter tættest på Jorden, som er potentielt beboelige:Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b og LHS-1140b.

Disse planeter kredser om små røde dværgstjerner, som i modsætning til vores sol, blusser ofte, bader deres planeter i højenergi UV-stråling. Selvom det er uvist præcist, hvilke forhold der hersker på overfladen af ​​de planeter, der kredser om disse flammende stjerner, det er kendt, at sådanne udbrud er biologisk skadelige og kan forårsage erosion i planetariske atmosfærer. Høje niveauer af stråling får biologiske molekyler som nukleinsyrer til at mutere eller endda lukke ned.

O'Malley-James og Kaltenegger modellerede forskellige atmosfæriske kompositioner, fra dem, der ligner den nuværende Jord til "eroderede" og "anoxiske" atmosfærer - dem med meget tynde atmosfærer, der ikke blokerer UV-stråling godt, og dem uden beskyttelse af ozon, henholdsvis. Modellerne viser, at når atmosfæren bliver tyndere og ozonniveauet falder, mere højenergi UV-stråling når jorden. Forskerne sammenlignede modellerne med Jordens historie, fra næsten 4 milliarder år siden til i dag.

Selvom de modellerede planeter modtager højere UV-stråling end den, der udsendes af vores egen sol i dag, dette er væsentligt lavere end hvad Jorden modtog for 3,9 milliarder år siden.

"I betragtning af at den tidlige Jord var beboet, " skrev forskerne, "vi viser, at UV-stråling ikke bør være en begrænsende faktor for beboeligheden af ​​planeter, der kredser om M-stjerner. Vores nærmeste naboverdener forbliver spændende mål for søgen efter liv uden for vores solsystem."

Et modsat spørgsmål opstår for planeter, der kredser om inaktive M-stjerner, hvor strålingsfluxen er særlig lav:Kræver livets udvikling de høje niveauer af stråling fra den tidlige Jord?

For at bedømme den potentielle beboelighed af verdener med varierende hastigheder af strålingstilstrømning, forskerne vurderede dødeligheden ved forskellige UV-bølgelængder af den ekstremofile Deinococcus radiodurans, en af ​​de mest strålingsresistente organismer, man kender.

Ikke alle bølgelængder af UV-stråling er lige skadelige for biologiske molekyler:F.eks. skriver forskerne, "en dosis af UV-stråling ved 360 [nanometer] vil skulle være tre størrelsesordener højere end en dosis af stråling ved 260 [nanometer] for at producere lignende dødelighedsrater i en population af denne organisme."

Mange organismer på Jorden anvender overlevelsesstrategier – herunder beskyttende pigmenter, biofluorescens, og lever under jord, vand eller sten – for at klare høje niveauer af stråling, der kunne efterlignes af liv på andre verdener, konstaterer forskerne. Liv under overfladen ville være sværere at finde på fjerne planeter uden den slags atmosfæriske biosignaturer, teleskoper kan opdage.

"Livets historie på Jorden giver os et væld af oplysninger om, hvordan biologi kan overvinde udfordringerne i miljøer, vi ville tænke på som fjendtlige, " sagde O'Malley-James.

Kaltenegger sagde:"Vores forskning viser, at i søgen efter liv på andre verdener, vores nærmeste verdener er fascinerende mål at udforske."