Planeti veličine Zemlje oko crvenih patuljaka tipa M godinama su u središtu rasprava o nastanjivosti, ponajprije zato što mogu kružiti na udaljenostima gdje bi tekuća voda bila moguća. No novo istraživanje znanstvenika s Državnog sveučilišta u San Diegu upozorava da takvi svjetovi možda nemaju ključan preduvjet za razvoj složenijeg života: dovoljno “korisne” svjetlosti za fotosintezu koja bi mogla napuniti atmosferu kisikom.
Na Zemlji je upravo fotosinteza stvorila kemijski temelj za kasniji razvoj višestaničnih oblika života. Biljke i bakterije koriste Sunčevu svjetlost kako bi proizvodile energiju, a pritom oslobađaju kisik. Tijekom Velikog oksidacijskog događaja, prije oko 2,3 milijarde godina, kisik se počeo nakupljati u značajnim količinama u atmosferi, a razine su s vremenom dosegnule prag koji je mogao poduprijeti višestanični život. Autori polaze od pretpostavke da bi, za sličan evolucijski ishod na drugim planetima, morao postojati usporediv put do atmosfere bogatije kisikom.
Uski raspon svjetlosti koji pogoni fotosintezu
Fotosinteza ne ovisi o “svjetlu” općenito, nego o specifičnom dijelu spektra. Riječ je o fotosintetski aktivnom zračenju (Photosynthetically Active Radiation, PAR), rasponu od 400 do 700 nanometara koji je potreban biljkama, algama i cijanobakterijama.
Za crvene patuljke već se znalo da im je zračenje uglavnom pomaknuto prema infracrvenom dijelu spektra, izvan raspona PAR. Kao ilustracija u istraživanju se spominje sustav TRAPPIST-1, gdje je većina zračenja upravo infracrvena. Ključno pitanje nije bilo emitiraju li crveni patuljci manje fotosintetski korisnog zračenja, nego što to znači u praksi: koliko bi sporije rasla količina kisika u atmosferi i koliko bi se time odgodio razvoj prema višestaničnim oblicima života.
Računica: kisik bi stizao prekasno, ili uopće ne bi stigao
Istraživači su uzeli spektralnu raspodjelu zračenja zvijezda tipa M i usporedili je sa Sunčevom, a zatim su u modelu povezali tu razliku s očekivanom proizvodnjom kisika kod različitih bakterija. Njihov rezultat je da takvi sustavi daju premalo zračenja u dijelu spektra koji na Zemlji pogoni fotosintezu. Posljedica je jednostavna: kisik bi se u atmosferi skupljao presporo da bi se u razumnom vremenu došlo do razina usporedivih sa Zemljinima.
Kao ilustraciju uzimaju planet nalik TRAPPIST-1e. U najnepovoljnijoj varijanti izračuna, navode, trebalo bi 63 milijarde godina da fotosinteza dovede atmosferu do razina kisika kakve danas postoje na Zemlji. Čak i u optimističnijim proračunima, u kojima pretpostavljaju da bi se izvanzemaljske bakterije mogle prilagoditi takvoj svjetlosti ili funkcionirati i bez svjetla, vremenski okvir za događaj nalik kambrijskoj eksploziji i dalje prelazi 10 milijardi godina. Kambrijska eksplozija u radu se definira kao razdoblje obilježeno pojavom velikog broja različitih složenih životinjskih skupina.
U radu objavljenom na otvorenom serveru arXiv autori ovako sažimaju implikaciju: “Zaključujemo da na takvom hipotetskom planetu [teorijskom svijetu veličine Zemlje koji kruži oko zvijezde tipa M i služi za izračune u ovoj studiji] kisik nikada ne bi dosegnuo značajne razine u atmosferi, a kamoli kambrijsku eksploziju.” U nastavku dodaju: “Stoga je složen život na takvim planetima vrlo malo vjerojatan.”
Budući da su zvijezde tipa M najbrojnije u našoj galaksiji, autori iz toga izvlače širi zaključak: uvjeti potrebni za složen život mogli bi biti rjeđi nego što se često pretpostavlja. Istodobno naglašavaju da to ne znači kraj potrage za životom. Prema njihovoj interpretaciji, sustavi crvenih patuljaka mogli bi češće završavati na razini jednostavnog mikrobnog života, dok bi se veće šanse za složenije organizme mogle tražiti oko zvijezda koje emitiraju više visokoenergetskog zračenja, dovoljno da se kisik u atmosferi nakuplja brže i time otvori prostor za brže evolucijske promjene.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
