U posljednjih nekoliko godina, broj ekstra solarnih planeta otkrivenih oko obližnjeg tipa M (crvene patuljaste zvijezde) znatno je porastao. U mnogim su slučajevima ove potvrđene planete bile "nalik na Zemlju", što znači da su zemaljske (aka. Kamenite) i po veličini slične Zemlji. Ova otkrića posebno su uzbudljiva jer su crvene patuljaste zvijezde najčešće u Svemiru - čine 85% zvijezda samo u Mliječnom putu.
Nažalost, u posljednje vrijeme provedena su brojna istraživanja koja pokazuju kako ovi planeti možda nemaju potrebne uvjete za održavanje života. Najnovije dolazi sa Sveučilišta Harvard, gdje postdoktorski istraživač Manasvi Lingam i profesor Abraham Loeb demonstriraju da planete oko zvijezda M tipa možda ne dobivaju dovoljno zračenja od svojih zvijezda da bi se dogodila fotosinteza.
Jednostavno rečeno, smatra se da je život na Zemlji nastao između 3,7 i 4,1 milijarde godina (u vrijeme kasnog hadejskog ili ranog arhejskog eona), u vrijeme kada bi atmosfera planeta danas bila toksična za život. Između 2,9 i 3 milijarde godina, počele su se pojavljivati fotosintezirajuće bakterije i počele su obogaćivati atmosferu kisikovim plinom.
Kao rezultat toga, Zemlja je doživjela ono što je poznato kao "Veliki događaj oksidacije" prije oko 2,3 milijarde godina. Za to vrijeme, fotosintetski organizmi su postupno pretvarali Zemljinu atmosferu iz atmosfere sastavljene pretežno od ugljičnog dioksida i metana, u atmosferu sastavljenu od dušika i kisika (~ 78% i 21%, respektivno).
Zanimljivo je da su drugi oblici fotosinteze nastali čak i prije nego što je fotosinteza klorofila. Tu spadaju fotosinteza mrežnice, koja je nastala ca. Prije 2,5 do 3,7 milijardi godina i još uvijek postoji u ograničenom nišnom okruženju. Kao što ime sugerira, ovaj se postupak oslanja na mrežnicu (vrsta ljubičastog pigmenta) kako bi apsorbirala sunčevu energiju u žuto-zelenom dijelu vidljivog spektra (400 do 500 nm).
Tu je i anoksigena fotosinteza (gdje se ugljični dioksid i dvije molekule vode prerađuju kako bi se stvorio formaldehid, voda i plin kisik), za što se vjeruje da u potpunosti prethodi fotosintezi kisika. Kako i kada su se pojavile različite vrste fotosinteze ključno je za razumijevanje kada je započeo život na Zemlji. Kao što je profesor Loeb objasnio Space Magazinu putem e-maila:
„„ Fotosinteza “znači„ spajanje “(sinteza) svjetlošću (fotografija). To je postupak koji biljke, alge ili bakterije koriste za pretvaranje sunčeve svjetlosti u kemijsku energiju koja potiče njihovo djelovanje. Kemijska energija je pohranjena u molekulama na bazi ugljika, koje se sintetiziraju iz ugljičnog dioksida i vode. Taj proces često oslobađa kisik kao nusproizvod, što je potrebno za naše postojanje. Sveukupno, fotosinteza opskrbljuje sve organske spojeve i većinu potrebne energije za život kakav ga poznajemo na planeti Zemlji. Fotosinteza je nastala relativno rano u povijesti evolucije Zemlje. "
Studije poput ove, koje istražuju ulogu koju fotosinteza igra, nisu samo važne jer nam pomažu da shvatimo kako je nastao život na Zemlji. Pored toga, oni bi također mogli pomoći u informiranju o našem shvaćanju može li se život pojaviti na van-solarnim planetima i pod kojim se uvjetima to može dogoditi.
Njihova studija pod nazivom "Fotosinteza na obitavajućim planetima oko zvijezda male mase" nedavno se pojavila na mreži i podnesena je Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva. Za potrebe svoje studije, Lingam i Loeb pokušali su ograničiti tok fotona zvijezda tipa M kako bi utvrdili je li moguća fotosinteza na zemaljskim planetima koji kruže oko crvenih patuljastih zvijezda. Kao što je Loeb izjavio:
„U našem smo radu istražili može li se fotosinteza pojaviti na planetima u naseljenoj zoni oko zvijezda male mase. Ta se zona definira kao raspon udaljenosti od zvijezde gdje temperatura površine planeta omogućava postojanje tekuće vode i kemiju života onako kako je mi poznajemo. Za planete u toj zoni izračunali smo ultraljubičasti (UV) tok koji osvjetljava njihovu površinu kao funkciju mase njihove matične zvijezde. Zvijezde niske mase hladnije su i proizvode manje UV fotona po količini zračenja. "
U skladu s nedavnim nalazima koji uključuju zvijezde crvenih patuljaka, njihovo je istraživanje usredotočeno na "Zemlje-analoge", planete koji imaju iste osnovne fizičke parametre kao i Zemlja - tj. Polumjer, masa, sastav, efektivna temperatura, albedo itd. S obzirom na teorijske granice fotosinteze oko drugih zvijezda nije dobro shvaćeno, također su radile s istim ograničenjima kao i one na Zemlji - između 400 do 750 nm.
Na osnovu toga, Lingam i Loeb izračunali su da zvijezde malog tipa M neće biti u mogućnosti prekoračiti minimalni UV protok koji je potreban da bi se osigurala biosfera slična onoj na Zemlji. Kao što je Loeb ilustrirao:
"To podrazumijeva da su useljeni planeti otkriveni u posljednjih nekoliko godina oko obližnjih patuljastih zvijezda, Proxima Centauri (najbliža zvijezda Suncu, udaljena 4 svjetlosne godine, 0,12 sunčeve mase, s jednom naseljenom planetom, Proxima b) i TRAPPIST-1 ( Udaljeno 40 svjetlosnih godina, 0,09 sunčeve mase, s tri useljiva planeta TRAPPIST-1e, f, g), vjerojatno nemaju zemaljsku biosferu. Općenitije, spektroskopske studije sastava atmosfere planeta koje prolaze kroz njihove zvijezde (poput TRAPPIST-1) vjerojatno neće pronaći biomarkere, poput kisika ili ozona, na nivoima koji se mogu otkriti. Ako se nađe kisik, njegovo podrijetlo vjerojatno nije biološko. "
Naravno, postoje ograničenja za ovu vrstu analize. Kao što je ranije napomenuto, Lingam i Loeb pokazuju da teorijske granice fotosinteze oko drugih zvijezda nisu dobro poznate. Dok ne naučimo više o planetarnim uvjetima i radijacijskom okruženju oko zvijezda M tipa, znanstvenici će biti prisiljeni koristiti mjerne podatke temeljene na našem vlastitom planetu.
Drugo, postoji i činjenica da su zvijezde tipa M promjenjive i nestabilne u usporedbi s našim Suncem i imaju povremene bljeskove. Navodeći druga istraživanja, Lingam i Loeb ukazuju na to da mogu imati i pozitivne i negativne učinke na biosferu planeta. Ukratko, zvjezdani plamenovi mogli bi pružiti dodatno UV zračenje koje bi pomoglo pokretanju prebiotske kemije, ali također bi moglo štetno djelovati na atmosferu planeta.
Ipak, zabranjujući intenzivnije studije ekstrasolarnih planeta koji kruže oko zvijezda crvenih patuljaka, znanstvenici su prisiljeni osloniti se na teorijske procjene vjerojatnosti života na ovim planetima. Što se tiče otkrića predstavljenog u ovoj studiji, oni su još jedan pokazatelj da sustavi crvenih patuljaka sa zvijezdama možda nisu najvjerojatnije mjesto za pronalazak nastanjivih svjetova.
Ako su istiniti, ovi bi nalazi također mogli imati drastične implikacije u potrazi za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI). "Budući da je kisik proizveden fotosintezom preduvjet za složeni život kakav su ljudi na Zemlji, trebat će mu i tehnološka inteligencija", rekao je Loeb. "Zauzvrat, pojavljivanje potonjeg otvara mogućnost pronalaska života pomoću tehnoloških potpisa poput radio signala ili divovskih artefakata."
Za sada, pretraga životnih planeta i života i dalje nas obavještavaju teorijski modeli koji nam govore kako biti na oprezu. Istovremeno, ovi se modeli i dalje temelje na "životu kakav znamo" - tj. Koristeći zemaljske analoge i zemaljske vrste kao primjere. Srećom, astronomi očekuju da će naučiti puno više u narednim godinama zahvaljujući razvoju instrumenata sljedeće generacije.
Što više naučimo o sustavima egzoplaneta, to je veća vjerojatnost da ćemo utvrditi jesu li oni useljivi ili ne. Ali na kraju nećemo znati što još trebamo tražiti dok ga zapravo ne nađemo. Takav je veliki paradoks kada je u pitanju Traganje za izvanzemaljskom inteligencijom, a da ne spominjemo i drugi veliki paradoks (pogledajte!).
