Ultraviolett lys er det du kan kalle en kontroversiell type stråling. På den ene siden kan overeksponering føre til solbrenthet, økt risiko for hudkreft og skade på en persons syn og immunsystem. På den annen side har det også noen enorme helsemessige fordeler, som inkluderer å fremme stressavlastning og stimulere kroppens naturlige produksjon av vitamin D, seratonin og melanin.
Og ifølge en ny studie fra et team fra Harvard University og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), kan ultrafiolett stråling til og med ha spilt en kritisk rolle i fremveksten av livet her på jorden. Som sådan kan det å bestemme hvor mye UV-stråling som produseres av andre typer stjerner være en av nøklene til å finne bevis på livet noen planeter som går i bane rundt dem.
Studien, med tittelen “The Surface UV Environment on Planetes Orbiting M Dwarfs: Implications for Prebiotic Chemistry and the Need for Experimental Follow-up”, dukket nylig opp i The Astrophysical Journal. Ledet av Sukrit Ranjan, en besøkende postdoktorisk forsker ved CfA, fokuserte teamet på M-type (rød dverg) stjerner for å avgjøre om denne stjerneklassen produserer nok UV-stråling til å starte de biologiske prosessene som er nødvendige for at livet skal dukke opp.
Nyere studier har indikert at UV-stråling kan være nødvendig for dannelse av ribonukleinsyre (RNA), som er nødvendig for alle livsformer slik vi kjenner det. Og gitt hastigheten som steinete planeter er blitt oppdaget rundt røde dvergstjerner fra sent (som eksempel inkluderer Proxima b, LHS 1140b og de syv planetene i TRAPPIST-1-systemet), kan hvor mye UV-stråling røde dverger gir av være sentralt i bestemme eksoplanettens beboelighet.
Som Dr. Ranjan forklarte i en pressemelding fra CfA:
“Det ville være som å ha en haug med tre og tenne og ønske å tenne bål, men ikke ha en fyrstikk. Forskningen vår viser at riktig mengde UV-lys kan være en av fyrstikkene som får liv slik vi kjenner det til å tenne. "
For studiens skyld laget teamet strålende overføringsmodeller av røde dvergstjerner. De prøvde deretter å bestemme om UV-miljøet på prebiotiske jordanalogiske planeter som gikk i bane rundt dem, ville være tilstrekkelig til å stimulere fotoprosessene som ville føre til dannelse av RNA. Fra dette beregnet de at planeter som kretser rundt M-dvergstjerner ville ha tilgang til 100–1000 ganger mindre bioaktiv UV-stråling enn en ung jord.
Som et resultat vil kjemien som er avhengig av UV-lys for å gjøre kjemiske elementer og prebiotiske tilstander om til biologiske organismer, sannsynligvis stenge. Alternativt estimerte teamet at selv om denne kjemien var i stand til å fortsette under et redusert nivå av UV-stråling, ville den fungere i en mye langsommere takt enn den gjorde på jorden for milliarder av år siden.
Som Robin Wordsworth - assistentprofessor ved Harvard School of Engineering and Applied Science og en medforfatter på studien - forklarte, er dette ikke nødvendigvis dårlige nyheter så langt spørsmål om mulighetsevne går. "Det kan være et spørsmål om å finne det søte stedet," sa han. "Det må være nok ultrafiolett lys for å utløse dannelse av liv, men ikke så mye at det eroderer og fjerner planetens atmosfære."
Tidligere studier har vist at til og med rolige røde dverger opplever dramatiske blusser som periodevis bombarderer planetene deres med briste UV-energi. Selv om dette ble ansett for å være noe farlig, som kunne fjerne bane rundt planetene i atmosfæren og bestråle livet, er det mulig at slike fakler kan kompensere for at de lavere nivåene av UV ble produsert jevnlig av stjernen.
Denne nyheten kommer også på hælene til en studie som indikerte hvordan de ytre planetene til TRAPPIST-1-systemet (inkludert de tre som ligger innenfor dens beboelige sone) fremdeles kan ha mye vann på overflatene. Også her var nøkkelen UV-stråling, der teamet som var ansvarlig for studien overvåket TRAPPIST-1-planetene for tegn på hydrogentap fra atmosfærene (et tegn på fotodissosiasjon).
Denne forskningen må også huske på en fersk studie ledet av professor Avi Loeb, styreleder for astronomiavdelingen ved Harvard University, direktør for Institute for Theory and Computation, og også et medlem av CfA. Loeb og teamet hans, med tittelen “Relativ sannsynlighet for liv som funksjon av kosmisk tid”, konkluderte med at røde dvergstjerner mest sannsynlig vil gi liv på grunn av deres lave masse og ekstreme levetid.
Sammenlignet med stjerner med høyere masse som har kortere levetid, er det sannsynlig at røde dvergstjerner forblir i hovedsekvensen så lenge som seks til tolv billioner år. Derfor ville røde dvergstjerner sikkert være lange nok til å imøtekomme til og med en enormt redusert hastighet av organisk utvikling. I denne forbindelse kan denne siste studien til og med betraktes som en mulig oppløsning for Fermi-paradokset - Hvor er alle romvesenene? De er fortsatt i utvikling!
Men som Dimitar Sasselov - Phillips-professor i astronomi ved Harvard, direktøren for Origins of Life Initiative og en medforfatter på papiret - antydet, er det fortsatt mange ubesvarte spørsmål:
”Vi har fortsatt mye arbeid å gjøre i laboratoriet og andre steder for å finne ut hvordan faktorer, inkludert UV, spiller inn i spørsmålet om livet. Vi må også bestemme om livet kan danne seg mye lavere UV-nivåer enn vi opplever her på jorden. "
Som alltid er forskere tvunget til å arbeide med en begrenset referanseramme når det gjelder vurdering av andre planeteres levedyktighet. Så vidt vi vet, eksisterer livet bare på planeten (dvs. Jorden), noe som naturlig påvirker vår forståelse av hvor og under hvilke forhold livet kan trives. Og til tross for pågående forskning, er spørsmålet om hvordan livet dukket opp på jorden fremdeles noe av et mysterium.
Hvis det skulle finnes liv på en planet som kretser rundt en rød dverg, eller i ekstreme miljøer vi trodde var ubeboelig, ville det antydet at livet kan dukke opp og utvikle seg i forhold som er veldig forskjellige fra jorda. I de kommende årene er neste generasjons oppdrag som James Webb romteleskopet Giant Magellan Telescope forventet å avsløre mer om fjerne stjerner og deres planetsystemer.
Gevinsten av denne forskningen vil sannsynligvis inkludere ny innsikt i hvor livet kan dukke opp og forholdene det kan trives under.
