Nowe badania naukowe podważają optymistyczne założenia dotyczące możliwości istnienia złożonego życia poza Ziemią. Wynika z nich, że wiele planet krążących wokół najczęściej występujących gwiazd w Drodze Mlecznej może być z natury nieprzyjaznych dla rozwoju zaawansowanych form biologicznych.
Astronomowie od lat skupiają uwagę na planetach orbitujących wokół małych, chłodnych gwiazd typu M, zwanych czerwonymi karłami. Stanowią one większość gwiazd w naszej galaktyce i często posiadają planety skaliste o rozmiarach zbliżonych do Ziemi, położone w tzw. ekosferze, czyli w odległości umożliwiającej istnienie ciekłej wody. Z tego powodu układy takie jak TRAPPIST-1 były uznawane za jedne z najbardziej obiecujących miejsc w poszukiwaniach życia pozaziemskiego. Najnowsze analizy sugerują jednak, że kluczowym ograniczeniem może być rodzaj światła emitowanego przez te gwiazdy.
Podstawą życia na Ziemi jest fotosynteza – proces, w którym rośliny, glony oraz sinice przekształcają energię światła słonecznego w energię chemiczną, uwalniając przy tym tlen. To właśnie długotrwałe działanie fotosyntezy doprowadziło około 2,3 miliarda lat temu do tzw. Wielkiej Katastrofy Tlenowej, gdy tlen zaczął gromadzić się w atmosferze w ilościach wystarczających do podtrzymania organizmów wielokomórkowych. Obecne modele ewolucji zakładają, że podobny proces musiałby zajść również na innych planetach, aby mogło tam powstać złożone życie.
Czytaj także: Tutaj życia raczej nie znajdziemy. GJ 367b to kolejny martwy glob krążący wokół czerwonego karła
Fotosynteza wymaga jednak specyficznego zakresu promieniowania, określanego jako promieniowanie fotosyntetycznie czynne (PAR), obejmującego długości fal od 400 do 700 nanometrów. Jest to zakres światła widzialnego, który napędza procesy biologiczne znane z Ziemi. Czerwone karły emitują natomiast większość swojej energii w postaci promieniowania podczerwonego, które w dużej mierze wykracza poza ten zakres. Choć fakt ten był znany od dawna, nie było jasne, jak bardzo może on spowolnić tempo ewolucji biologicznej.
Zespół badaczy z Uniwersytetu Stanowego w San Diego porównał widmo światła czerwonych karłów ze światłem Słońca i opracował modele tempa produkcji tlenu przez organizmy fotosyntetyzujące w takich warunkach. Wyniki okazały się pesymistyczne. Ze względu na niewielką ilość użytecznego promieniowania tempo akumulacji tlenu byłoby skrajnie wolne. W najbardziej niekorzystnym scenariuszu planeta podobna do TRAPPIST-1e potrzebowałaby nawet 63 miliardów lat, aby osiągnąć poziom tlenu porównywalny z ziemskim – a więc znacznie więcej niż wynosi obecny wiek Wszechświata.
Czytaj także: Dlaczego wokół małych gwiazd krążą masywne planety? Ten obiekt może dać nam odpowiedź
Nawet przy bardziej optymistycznych założeniach, uwzględniających możliwość adaptacji obcych mikroorganizmów do słabego światła lub ich funkcjonowania w warunkach ograniczonego oświetlenia, perspektywa pojawienia się złożonego życia pozostaje odległa. Symulacje wskazują, że zdarzenie analogiczne do kambryjskiej eksplozji różnorodności biologicznej musiałoby nastąpić dopiero po ponad dziesięciu miliardach lat, o ile w ogóle byłoby możliwe. W praktyce oznacza to, że stężenie tlenu w atmosferze takich planet prawdopodobnie nigdy nie osiągnęłoby poziomu umożliwiającego rozwój zwierząt.
Ponieważ czerwone karły dominują liczebnie w naszej galaktyce, badanie to sugeruje, że warunki sprzyjające powstaniu złożonej biosfery mogą być znacznie rzadsze, niż dotąd przypuszczano. Nie oznacza to jednak końca marzeń o życiu poza Ziemią. Planety orbitujące wokół takich gwiazd nadal mogą gościć proste formy życia, a organizmy wielokomórkowe mogą rozwijać się w układach z gwiazdami emitującymi więcej wysokoenergetycznego światła. Nowe ustalenia mogą więc pomóc naukowcom precyzyjniej ukierunkować poszukiwania światów, na których ewolucja biologiczna miałaby szansę przyspieszyć.