Интенсивная радиация вокруг близлежащих красных карликов может благоприятствовать обитаемым мирам, напоминающим молодую Землю.
Волнение экзопланет возросло, когда были обнаружены каменистые планеты, похожие на землю, вращающиеся вокруг обитаемой зоны некоторых из близлежащих звезд. Но надежды на жизнь были рассеяны высокой радиацией, бомбардировавшей эти миры. Планета Проксима в, Всего в 4,24 световых годах, получает в 250 раз больше рентгеновских лучей, чем Земля, и погружена в смертельный ультрафиолетовый свет. Как может жизнь выдержать такую бомбежку? Астрономы из Корнельского университета говорят, что жизнь уже пережила это жестокое излучение, и у них есть доказательства. Лиза Кальтенеггер, директор Института Карла Сагана в Корнельском университете, и ее научный сотрудник Джек О'Мэлли-Джеймс цитируют ее в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Современная жизнь на земле происходила от существ, которые процветали во время сильнейшего ультрафиолетового излучения и даже превышали уровень на поверхности Проксимы В. Тем не менее жизнь как-то возникала и развивалась", - пишут исследователи.
По словам астрономов, то же самое в настоящее время может произойти на некоторых экзопланетах. Ученые смоделировали ультрафиолетовые поверхностные среды четырех околоземных миров, потенциально пригодных для жизни: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b и LHS-1140b.
Эти планеты вращаются вокруг красных карликов, которые, в отличие от нашего Солнца, бушуют и омывают свои планеты высокоэнергетическим ультрафиолетовым излучением. Хотя точно не известно, какие условия преобладают на поверхности этих экзопланет, было обнаружено, что звездные факелы биологически разрушительны и могут вызвать атмосферную эрозию. Высокие уровни радиации вызывают мутации или даже разрушение жизненно важных молекул, таких как нуклеиновые кислоты.
Астрономы смоделировали различные атмосферные композиции, от тех, которые похожи на современную Землю, до эродированных и бескислородных очень тонких атмосфер, которые плохо блокируют ультрафиолетовый свет. Модели показали, что, когда атмосфера уменьшается, а уровень озона уменьшается, ультрафиолетовое излучение выходит на поверхность с более высокой энергией. Исследователи сравнили модели с историей Земли от 4 миллиардов лет назад до наших дней.
Хотя моделируемые планеты подвергались бомбардировке более высоким ультрафиолетовым излучением, чем излучало современное солнце, оно по-прежнему было значительно ниже, чем Земля 3,9 миллиарда лет назад.
"Поскольку жизнь возникла на ранней Земле, ультрафиолетовое излучение не должно быть ограничивающим фактором обитаемости планет, вращающихся вокруг красных звезд. Ближайшие соседние миры остаются увлекательными целями для поиска жизни за пределами Солнечной системы", - сообщают авторы исследования.
Противоположный вопрос возникает для планет, вращающихся вокруг неактивных красных карликов, от которых ультрафиолетовый поток особенно мал: эволюция жизни требует высокого уровня радиации.
Чтобы оценить возможную обитаемость миров с разной степенью излучения, исследователи изучили показатели смертности при разных длинах волн ультрафиолетового света у экстремофилов Deinococcus radiodurans, одного из самых устойчивых к радиации организмов.
"Не все ультрафиолетовые длины волн одинаково вредны для биологических молекул. Например, доза облучения на 360 нанометров должна быть на три порядка выше дозировки на 260 нанометров, чтобы поддерживать аналогичные показатели смертности среди населения этого организма", - говорят авторы о результатах эксперимента.
Исследователи отмечают, что у многих организмов на земле стратегии выживания, включая защитные пигменты, биофлюоресценцию и жизнь под землей, под водой или под скалами, справляются с высокими уровнями радиации, которые могут быть присущи жизни в других мирах. Подземная жизнь будет сложнее найти на далеких планетах без телескопов, обнаруживающих биосигнатуры в атмосфере.
"История жизни на земле предлагает нам множество информации о биологии, которая может преодолеть экологические проблемы, которые мы считаем враждебными жизни," заключил Джек О'Мэлли – Джеймс.