V zadnjih letih se je število zunaj sončnih planetov, odkritih okoli bližnjega tipa M (rdeče pritlikave zvezde), močno povečalo. V mnogih primerih so bili ti potrjeni planeti "podobni Zemlji", kar pomeni, da so kopenski (aka. Skalnati) in po velikosti primerljivi z Zemljo. Te ugotovitve so še posebej navdušile, saj so rdeče pritlikave zvezde najpogostejše v vesolju - kar predstavlja 85% zvezd samo na Mlečni poti.
Na žalost so bile izvedene številne študije pozno, ki kažejo, da ti planeti morda nimajo potrebnih pogojev za podporo življenju. Najnovejše prihaja z univerze Harvard, kjer podoktorski raziskovalec Manasvi Lingam in profesor Abraham Loeb dokazujeta, da planeti okoli zvezd tipa M morda ne dobijo dovolj sevanja svojih zvezd, da bi se lahko zgodila fotosinteza.
Preprosto povedano, domneva se, da se je življenje na Zemlji pojavilo med 3,7 in 4,1 milijarde let (v poznem Hadeanu ali zgodnjem arhejskem Eonu), v času, ko bi bilo ozračje planeta danes toksično za življenje. Med 2,9 do 3 milijarde let so se začele pojavljati fotosintezirajoče bakterije in začele bogatijo ozračje s kisikovim plinom.
Kot rezultat tega je Zemlja doživela tisto, kar je bilo znano kot "Veliki dogodek oksidacije" pred približno 2,3 milijarde let. V tem času so fotosintetični organizmi postopoma pretvorili Zemljino atmosfero iz prevladujočega ogljikovega dioksida in metana v atmosfero iz dušika in kisika (~ 78% oziroma 21%).
Zanimivo je, da se druge oblike fotosinteze pojavijo celo prej kot fotosinteza klorofila. Sem spadajo fotosinteza mrežnice, ki je nastala ca. Pred 2,5 do 3,7 milijarde let in še danes obstaja v omejenih nišnih okoljih. Kot že ime pove, se ta postopek opira na mrežnico (vrsta vijoličnega pigmenta), da absorbira sončno energijo v rumeno-zelenem delu vidnega spektra (400 do 500 nm).
Obstaja tudi anoksigena fotosinteza (kjer se predelata ogljikov dioksid in dve molekuli vode, da se ustvari formaldehid, voda in plin s kisikom), za katero se verjame, da v celoti predhodi kisikovi fotosintezi. Kako in kdaj so se pojavile različne vrste fotosinteze, je ključno za razumevanje, kdaj se je začelo življenje na Zemlji. Kot je profesor Loeb po e-pošti razložil za Space Magazine:
„„ Fotosinteza “pomeni„ združevanje “(sinteza) s svetlobo (fotografija). To je postopek, ki ga rastline, alge ali bakterije uporabljajo za pretvorbo sončne svetlobe v kemično energijo, ki spodbuja njihovo delovanje. Kemična energija je shranjena v molekulah na osnovi ogljika, ki se sintetizirajo iz ogljikovega dioksida in vode. Ta proces pogosto sprošča kisik kot stranski proizvod, ki je nujen za naš obstoj. Na splošno fotosinteza oskrbuje vse organske spojine in večino potrebne energije za življenje, kot ga poznamo na planetu Zemlja. Fotosinteza je nastala razmeroma zgodaj v evolucijski zgodovini Zemlje. "
Študije, kakršne so te, ki preučujejo vlogo fotosinteze, niso samo pomembne, saj nam pomagajo razumeti, kako je na Zemlji nastalo življenje. Poleg tega bi lahko pomagali informirati tudi naše razumevanje, ali lahko življenje na zunaj sončnih planetih nastane ali ne in pod kakšnimi pogoji se to lahko zgodi.
Njihova študija z naslovom "Fotosinteza na bivalnih planetih okoli zvezd z majhno maso" se je nedavno pojavila na spletu in je bila predložena v Mesečna obvestila Royal Astronomical Society. Zaradi svoje študije sta Lingam in Loeb skušala omejiti fotonski tok zvezd tipa M, da bi ugotovila, ali je mogoča fotosinteza na zemeljskih planetih, ki obkrožajo rdeče pritlikave zvezde. Kot je Loeb izjavil:
„V našem prispevku smo preučili, ali se fotosinteza lahko zgodi na planetih v območju bivanja okoli zvezd z nizko maso. To območje je opredeljeno kot razpon oddaljenosti od zvezde, kjer površinska temperatura planeta omogoča obstoj tekoče vode in kemijo življenja, kot ga poznamo. Za planete v tem območju smo izračunali, da je ultravijolični (UV) tok osvetlil njihovo površino kot funkcijo mase njihove gostiteljske zvezde. Zvezde z nizko maso so hladnejše in proizvajajo manj UV fotonov na količino sevanja. "
V skladu z najnovejšimi najdbami, ki vključujejo rdeče pritlikave zvezde, se je njihova študija osredotočila na "zemeljske analoge", planete z enakimi osnovnimi fizikalnimi parametri kot Zemlja - tj. Polmer, masa, sestava, učinkovita temperatura, albedo itd. Ker so teoretične meje fotosinteze okoli drugih zvezd se ne razumejo dobro, delali so tudi z enakimi omejitvami kot na Zemlji - med 400 do 750 nm.
Na podlagi tega sta Lingam in Loeb izračunala, da zvezde z nizko maso tipa M ne bodo mogle preseči najmanjšega UV-toka, ki je potreben za zagotovitev biosfere, podobne Zemlji. Kot je Loeb ponazoril:
"To pomeni, da so bivalni planeti, ki so jih v zadnjih nekaj letih odkrili okoli bližnjih pritlikavih zvezd, Proxima Centauri (najbližja Sonca, 4 svetlobne let, 0,12 sončne mase, z enim bivalnim planetom, Proxima b) in TRAPPIST-1 ( 40 svetlobnih let, 0,09 sončne mase s tremi bivalnimi planeti TRAPPIST-1e, f, g), verjetno nima zemeljske biosfere. Na splošno velja, da spektroskopske študije sestave atmosfer planetov, ki prečkajo svoje zvezde (kot TRAPPIST-1), verjetno ne bodo našle biomarkerjev, kot sta kisik ali ozon, na zaznavnih ravneh. Če je kisik najden, je verjetno, da njegov izvor ni biološki. "
Seveda obstajajo omejitve za tovrstno analizo. Kot smo že ugotovili, Lingam in Loeb navajata, da teoretične meje fotosinteze okoli drugih zvezd niso dobro znane. Dokler ne bomo izvedeli več o planetarnih razmerah in sevalnem okolju okoli zvezd tipa M, bodo znanstveniki prisiljeni uporabljati meritve, ki temeljijo na našem planetu.
Drugič, obstaja tudi dejstvo, da so zvezde tipa M spremenljive in nestabilne v primerjavi z našim Soncem in imajo občasne razboje. Navajajoč druge raziskave, Lingam in Loeb kažeta, da imajo lahko tako pozitivne kot negativne učinke na biosfero planeta. Skratka, zvezdni žarki bi lahko zagotovili dodatno UV-sevanje, ki bi pomagalo sprožiti prebiotično kemijo, lahko pa bi škodovalo tudi atmosferi planeta.
Kljub temu pa se znanstvenik, ki se loti intenzivnejših raziskav ekstrasolarnih planetov, ki obkrožajo zvezde rdečih pritlikavcev, zanaša na teoretične ocene, kako verjetno bi bilo življenje na teh planetih. Kar zadeva ugotovitve, predstavljene v tej raziskavi, so še en pokazatelj, da sistemi rdečih pritlikavih zvezd morda niso najverjetnejši kraj za iskanje bivalnih svetov.
Če so resnične, bi lahko te ugotovitve drastično vplivale tudi na iskanje zunajzemeljske inteligence (SETI). "Ker je kisik, ki ga ustvarja fotosinteza, predpogoj za kompleksno življenje, kot je človek na Zemlji, bo potreben tudi razvoj tehnološke inteligence," je dejal Loeb. "Po drugi strani pojav slednjih odpira možnost iskanja življenja s tehnološkimi podpisi, kot so radijski signali ali orjaški artefakti."
Za zdaj iskanje iskalnih planetov in življenja še naprej obveščajo teoretični modeli, ki nam povedo, na kaj moramo biti pozorni. Hkrati ti modeli še naprej temeljijo na "življenju, kot ga poznamo" - to je na primer z uporabo primerkov Zemlje in kopenskih vrst. Na srečo astronomi pričakujejo, da se bodo v naslednjih letih zaradi razvoja instrumentov naslednje generacije veliko več naučili.
Več ko bomo izvedeli o sistemih eksoplanetov, večja je verjetnost, da bomo ugotovili, ali so v njem bivalni ali ne. Toda na koncu ne bomo vedeli, kaj bi morali še iskati, dokler ga dejansko ne najdemo. Takšen je velik paradoks, ko gre za iskanje zunajzemeljske inteligence, da ne omenjam drugega velikega paradoksa (poglejte!).
