Спят ли инопланетяне? Вы можете считать сон чем-то само собой разумеющимся, но исследования показывают, что на многих планетах, где могла бы развиться жизнь, нет смены дня и ночи. Трудно себе представить, но есть организмы, живущие в лишенных света местах обитания на Земле, глубоко под землей или на дне моря, которые дают нам представление о том, на что может быть похожа инопланетная жизнь без циркадного ритма.
В нашей галактике миллиарды потенциально обитаемых планет. Как мы пришли к такому числу? В Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд.
Семьдесят процентов из них - крошечные холодные красные карлики, также известные как M-карлики. Подробный обзор экзопланет, опубликованный в 2013 году, показал, что у 41% звезд типа M-карликов планеты вращаются вокруг своей зоны "Златовласки" - расстояния, на котором температура планеты достаточна для поддержания жидкой воды.
Однако эти планеты потенциально могут содержать только жидкую воду. Мы пока не знаем, есть ли на них вода, не говоря уже о жизни. Тем не менее, только в зонах Златовласки М-карликов насчитывается 28,7 миллиарда планет. Это даже не считая других типов звезд, таких как наше желтое солнце.
Скалистые планеты, вращающиеся в зоне обитания M-карликов, называются М-Землями. М-Земли принципиально отличаются от нашей Земли. Во-первых, поскольку М-карликовые звезды намного холоднее солнца, они находятся близко друг к другу, что делает гравитационное притяжение звезды к планете чрезвычайно сильным.
Гравитация звезды на ближней стороне планеты сильнее, чем на дальней, создавая трение, которое оказывает сопротивление и замедляет вращение планеты на протяжении эонов, пока вращение и орбита не синхронизируются. Это означает, что большинство планет М-Типа, вероятно, находятся в зоне приливов, когда одно полушарие всегда обращено к Солнцу, а другое - в противоположную сторону.
Продолжительность года на планете, находящейся в зоне приливов, равна продолжительности суток. Луна приливно-отливно привязана к Земле, поэтому мы всегда видим только одну сторону Луны и никогда - ее темную сторону.
Закрытая приливами планета может показаться экзотической, но большинство потенциально обитаемых планет, вероятно, похожи на эту. Наша ближайшая соседка, Проксима Центавра b (расположена в системе Альфы Центавра на расстоянии четырех световых лет от нас), вероятно, является закрытой приливами М-Землей.
Таким образом, в отличие от нашей Земли, на М-Земле нет дней, ночей и сезонов. Но жизнь на Земле, от бактерий до человека, имеет циркадные ритмы, соответствующие циклу смены дня и ночи.
Сон - лишь наиболее очевидный из них. Циркадный цикл влияет на биохимию, температуру тела, регенерацию клеток, поведение и многое другое. Например, у людей, которым делают прививки утром, вырабатывается больше антител, чем у тех, кто делает их днем, потому что реакция иммунной системы меняется в течение дня.
Мы не знаем наверняка, насколько важны для жизни периоды бездействия и восстановления сил. Возможно, существа, которые эволюционировали без цикличности времени, могут просто продолжать пыхтеть, никогда не нуждаясь в отдыхе.
Чтобы подкрепить наши предположения, мы можем рассмотреть организмы на Земле, которые процветают вдали от дневного света, такие как пещерные жители, глубоководные обитатели и микроорганизмы в темных средах, таких как земная кора и человеческое тело.
У многих из этих форм жизни есть биоритмы, синхронизированные с другими раздражителями, помимо света. Голые землекопы проводят всю свою жизнь под землей, никогда не видя солнца, но у них есть циркадные часы, настроенные на суточные и сезонные циклы температуры и осадков. Глубоководные мидии и горячие креветки, обитающие в открытом море, синхронизируются с океанскими приливами и отливной волной.
Бактерии, живущие в кишечнике человека, синхронизируются с колебаниями уровня мелатонина в организме своего хозяина. Мелатонин - это гормон, который вырабатывается организмом в ответ на темноту.
Колебания температуры, вызванные тепловыми потоками, колебаниями влажности, а также изменениями химического состава окружающей среды или течений - все это может вызывать биоколебания в организме. Это намекает на то, что биоритмы обладают неотъемлемыми преимуществами.
Недавние исследования показывают, что на М-Земле могут быть циклы, которые заменяют дни и времена года. Для изучения подобных вопросов ученые адаптировали климатические модели, чтобы смоделировать, как выглядела бы окружающая среда на М-Земле, включая нашу соседку Проксиму Центавра b.
В этих симуляциях контраст между дневной и ночной сторонами, по-видимому, создает стремительные порывы ветра и атмосферные волны, подобные тем, которые заставляют струйное течение Земли изгибаться и извиваться. Если на планете есть вода, то на дневной стороне, вероятно, образуются густые облака, полные молний.
Взаимодействие между ветрами, атмосферными волнами и облаками может изменять климат в зависимости от его состояния, вызывая регулярные циклы изменения температуры, влажности и количества осадков. Продолжительность этих циклов будет варьироваться в зависимости от планеты от десятков до сотен земных дней, но они не будут связаны с периодом ее вращения. Пока звезда остается неподвижной на небе этих планет, окружающая среда будет меняться.
Возможно, жизнь на М-Планетах будет вырабатывать биоритмы, синхронизированные с этими циклами. Если циркадные часы организуют внутренние биохимические колебания, то, возможно, так и должно быть.
Или, возможно, эволюция нашла бы более странное решение. Мы могли бы представить виды, которые живут на дневной стороне планеты и мигрируют на темную сторону для отдыха и восстановления сил. Циркадные часы в пространстве, а не во времени.
Эта мысль должна напомнить нам о том, что если где-то там существует жизнь, то это опровергнет наши предположения, о которых мы и не подозревали. Единственное, в чем можно быть уверенным, - это в том, что это нас удивит.
