Интенсивная радиация вокруг близлежащих красных карликов может благоприятствовать обитаемым мирам, напоминающим молодую Землю. Волнение от экзопланет взлетело до небес, когда были обнаружены каменистые планеты, похожие на Землю и вращающиеся в обитаемой зоне некоторых из ближайших звезд. Но надежды на жизнь были разбиты высоким уровнем радиации, бомбардирующей эти миры.
Планета Proxima b, находящаяся всего в 4,24 светового года от нас, получает в 250 раз больше рентгеновского излучения, чем Земля, и купается в смертельном уровне ультрафиолета. Как жизнь может вынести такую бомбардировку? Астрономы Корнеллского университета говорят, что жизнь уже пережила эту жестокую радиацию, и у них есть доказательства. Директор Института Карла Сагана Корнеллского университета Лиза Кальтенеггер и ее научный сотрудник Джек О’Мэлли-Джеймс приводят их в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Современная жизнь на Земле произошла от существ, которые процветали во время мощнейшего ультрафиолетового излучения, даже превосходящего уровень на поверхности Proxima b. «Наша планета 4 миллиарда лет назад была хаотичным, облучаемым, горячим миром. Несмотря на это, жизнь каким-то образом зародилась, а затем эволюционировала», – пишут исследователи.
По словам астрономов, в настоящий момент на некоторых экзопланетах может происходить то же самое. Ученые смоделировали поверхностные ультрафиолетовые среды четырех ближайших к Земле миров, которые потенциально пригодны для обитания: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b и LHS-1140b. Эти планеты вращаются вокруг красных карликов, которые в отличие от нашего Солнца бушуют, омывая свои планеты ультрафиолетовым излучением высокой энергии. Хотя точно неизвестно, какие именно условия преобладают на поверхности этих экзопланет, установлено, что звездные вспышки являются биологически разрушительными и могут вызывать эрозию атмосфер. Высокий уровень радиации провоцирует мутации или даже уничтожение жизненно важных молекул, таких как нуклеиновые кислоты.
Астрономы смоделировали различные атмосферные составы, от похожих на современную Землю до эродированных и бескислородных очень тонких атмосфер, которые плохо блокируют ультрафиолет. Модели показали, что по мере истощения атмосферы и снижения уровня озона ультрафиолетовое излучение с более высокой энергией начинает достигать поверхности. Исследователи сравнили модели с историей Земли, от 4 миллиардов лет назад до наших дней.
Хотя моделируемые планеты бомбардировались более высоким уровнем ультрафиолетового излучения, чем испускает современное Солнце, все же он был значительно ниже получаемого Землей 3,9 миллиарда лет назад. «Учитывая, что жизнь зародилась на ранней Земле, ультрафиолетовое излучение не должно быть ограничивающим фактором для обитаемости планет, вращающихся вокруг красных звезд. Самые близкие соседние миры остаются интригующими целями для поиска жизни за пределами Солнечной системы», – сообщают авторы исследования.
Противоположный вопрос возникает для планет, вращающихся вокруг неактивных красных карликов, от которых поток ультрафиолета особенно мал: требует ли эволюция жизни высокого уровня излучения. Чтобы судить о потенциальной обитаемости миров с различной степенью радиации, исследователи оценили показатели смертности на различных длинах волн ультрафиолета у экстремофилов Deinococcus radiodurans, одного из самых радиационно-устойчивых организмов.
«Не все длины волн ультрафиолета одинаково вредны для биологических молекул. Например, дозировка излучения при 360 нанометрах должна быть на три порядка выше, чем дозировка при 260 нанометрах, чтобы получить аналогичные показатели смертности в популяции этого организма», – говорят о результатах эксперимента авторы работы.
Исследователи отмечают, что многие организмы на Земле используют стратегии выживания, в том числе защитные пигменты, биофлуоресценцию и жизнь под землей, водой или камнями, чтобы справиться с высоким уровнем радиации, что может быть присуще и жизни в других мирах. Подземную жизнь будет труднее найти на далеких планетах, не имея телескопов, распознающих биосигнатуры в атмосфере. «История жизни на Земле предоставляет нам богатую информацию о том, как биология может преодолеть проблемы окружающей среды, которые мы считаем враждебными», – заключил Джек О’Мэлли-Джеймс.
