Son yıllarda, yakındaki M tipi (kırmızı cüce yıldızlar) çevresinde keşfedilen ekstra güneş gezegenlerinin sayısı önemli ölçüde arttı. Çoğu durumda, bu onaylanmış gezegenler “Dünya benzeri” olmuştur, yani karasaldırlar (diğer adıyla kayalık) ve Dünya ile karşılaştırılabilir boyuttadırlar. Bu bulgular özellikle heyecan verici olmuştur çünkü kırmızı cüce yıldızlar Evren'de en yaygın olanıdır - yalnızca Samanyolu'ndaki yıldızların% 85'ini oluşturur.
Ne yazık ki, bu gezegenlerin yaşamı desteklemek için gerekli koşullara sahip olmayabileceğini gösteren çok sayıda çalışma yapılmıştır. En son, doktora sonrası araştırmacı Manasvi Lingam ve Profesör Abraham Loeb'in M tipi yıldızların etrafındaki gezegenlerin fotosentezin gerçekleşmesi için yıldızlarından yeterli radyasyon alamayacaklarını gösterdikleri Harvard Üniversitesi'nden geliyor.
Basitçe söylemek gerekirse, Dünya üzerindeki yaşamın, gezegen atmosferinin bugün yaşam için toksik olacağı bir zamanda, 3.7 ve 4.1 milyar yıl önce (geç Hadean ya da erken Archean Eon sırasında) ortaya çıktığı düşünülmektedir. 2.9 ila 3 milyar yıl önce, fotosentez yapan bakteriler ortaya çıkmaya başladı ve atmosferi oksijen gazı ile zenginleştirmeye başladı.
Sonuç olarak, Dünya yaklaşık 2.3 milyar yıl önce “Büyük Oksidasyon Olayı” olarak bilinen şeyi yaşadı. Bu süre zarfında, fotosentetik organizmalar yavaş yavaş Dünya'nın atmosferini ağırlıklı olarak karbon dioksit ve metandan oluşan bir atmosferden azot ve oksijen gazından oluşan bir atmosfere dönüştürdü (sırasıyla ~% 78 ve% 21).
İlginç bir şekilde, başka fotosentez formlarının klorofil fotosentezinden daha erken ortaya çıktığı düşünülmektedir. Bunlar arasında ortaya çıkan retina fotosentezi, ca. 2.5 ila 3.7 milyar yıl önce ve bugün hala sınırlı niş ortamlarda var. Adından da anlaşılacağı gibi, bu işlem görünür spektrumun sarı-yeşil kısmındaki (400 ila 500 nm) güneş enerjisini emmek için retinaya (bir tür mor pigment) dayanmaktadır.
Oksijenik fotosentezi tamamen önlediğine inanılan anoksijenik fotosentez (karbondioksit ve iki su molekülünün formaldehit, su ve oksijen gazı oluşturmak için işlendiği) vardır. Farklı fotosentez türlerinin nasıl ve ne zaman ortaya çıktığı, dünyadaki yaşamın ne zaman başladığını anlamanın anahtarıdır. Profesör Loeb'in Space Magazine'e e-posta yoluyla açıkladığı gibi:
“'Fotosentez', ışıkla (fotoğraf)“ bir araya getirmek ”(sentez) anlamına gelir. Güneş ışığını faaliyetlerini besleyen kimyasal enerjiye dönüştürmek için bitkiler, algler veya bakteriler tarafından kullanılan bir işlemdir. Kimyasal enerji, karbondioksit ve sudan sentezlenen karbon bazlı moleküllerde depolanır. Bu süreç, varlığımız için gerekli olan oksijeni bir yan ürün olarak serbest bırakır. Genel olarak, fotosentez, Dünya gezegeninde bildiğimiz gibi tüm organik bileşikleri ve yaşam için gerekli olan enerjinin çoğunu sağlar. Fotosentez, Dünya'nın evrim tarihinde nispeten erken ortaya çıktı. ”
Fotosentezin oynadığı rolü inceleyen bunlar gibi çalışmalar sadece önemli değildir, çünkü yaşamın Dünya'da nasıl ortaya çıktığını anlamamıza yardımcı olurlar. Buna ek olarak, güneş dışı gezegenlerde yaşamın ortaya çıkıp çıkmayacağı ve bunun hangi koşullar altında gerçekleşebileceği konusundaki anlayışımıza da yardımcı olabilirler.
“Düşük kütleli yıldızların etrafında yaşanabilir gezegenlerde fotosentez” başlıklı çalışmaları yakın zamanda çevrimiçi olarak ortaya çıktı ve Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri. Çalışmaları uğruna Lingam ve Loeb, kırmızı cüce yıldızların yörüngesindeki karasal gezegenlerde fotosentezin mümkün olup olmadığını belirlemek için M tipi yıldızların foton akısını kısıtlamaya çalıştılar. Loeb'in belirttiği gibi:
“Yazımızda, düşük kütleli yıldızların etrafında yaşanabilir bölgedeki gezegenlerde fotosentezin meydana gelip gelemeyeceğini araştırdık. Bu bölge, gezegenin yüzey sıcaklığının, bildiğimiz gibi sıvı suyun ve yaşamın kimyasının varlığına izin verdiği yıldızdan uzaklıklar aralığı olarak tanımlanır. Bu bölgedeki gezegenler için, ana yıldızlarının kütlesinin bir fonksiyonu olarak yüzeylerini aydınlatan ultraviyole (UV) akıyı hesapladık. Düşük kütleli yıldızlar daha serindir ve radyasyon miktarı başına daha az UV fotonları üretir. ”
Kırmızı cüce yıldızları içeren son buluntularla tutarlı olarak, çalışmaları “Dünya analogları”, Dünya ile aynı temel fiziksel parametrelere sahip gezegenler - yani yarıçap, kütle, kompozisyon, etkili sıcaklık, albedo, vb. diğer yıldızların etrafında iyi anlaşılmamışlar, aynı zamanda Dünya'daki ile aynı sınırlarla çalıştılar - 400 ila 750 nm arasında.
Bundan Lingam ve Loeb, düşük kütleli M tipi yıldızların Dünya'nınkine benzer bir biyosfer sağlamak için gereken minimum UV akısını aşamayacağını hesapladı. Loeb'in gösterdiği gibi:
“Bu, son birkaç yıl içinde yakındaki cüce yıldızlar, Proxima Centauri (Güneş'e en yakın yıldız, 4 ışıkyılı uzaklıkta, 0.12 güneş kütlesi, tek bir yaşanabilir gezegen, Proxima b) ve TRAPPIST-1 ( 40 ışık yılı uzakta, 0.09 güneş kütlesi, üç yaşanabilir gezegen TRAPPIST-1e, f, g), muhtemelen Dünya benzeri bir biyosfere sahip değil. Daha genel olarak, yıldızlarını geçen (TRAPPIST-1 gibi) gezegenlerin atmosferlerinin bileşiminin spektroskopik çalışmalarının, saptanabilir seviyelerde oksijen veya ozon gibi biyobelirteçleri bulması olası değildir. Oksijen bulunursa, kökeninin biyolojik olmayan olması muhtemeldir. ”
Doğal olarak, bu tür analizlerin sınırları vardır. Daha önce belirtildiği gibi, Lingam ve Loeb, diğer yıldızlar etrafında fotosentezin teorik sınırlarının iyi bilinmediğini göstermektedir. Gezegen koşulları ve M tipi yıldızların etrafındaki radyasyon ortamı hakkında daha fazla bilgi edinene kadar, bilim adamları kendi gezegenimize dayanan metrikleri kullanmaya zorlanacaklar.
İkincisi, ayrıca M-tipi yıldızların Güneş'imize göre değişken ve kararsız olduğu ve periyodik alevlenmeler yaşadıkları da var. Diğer araştırmalara atıfta bulunan Lingam ve Loeb, bunların bir gezegenin biyosferi üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkileri olabileceğini gösteriyor. Kısacası, yıldız patlamaları prebiyotik kimyanın tetiklenmesine yardımcı olacak ek UV radyasyonu sağlayabilir, ancak aynı zamanda bir gezegenin atmosferine de zarar verebilir.
Bununla birlikte, bilim adamı kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen ekstrasolar gezegenlerin daha yoğun çalışmalarını yasaklayan bilim adamları, bu gezegenlerde yaşamın ne kadar olası olabileceğine dair teorik değerlendirmelere güvenmek zorunda kalıyorlar. Bu çalışmada sunulan bulgulara gelince, kırmızı cüce yıldız sistemlerinin yaşanabilir dünyalar bulmak için en muhtemel yer olmayabileceğinin bir başka göstergesi.
Eğer doğruysa, bu bulgular Karasal İstihbarat Arayışında (SETI) da ciddi etkiler yaratabilir. Loeb, “Fotosentez tarafından üretilen oksijen, Dünyadaki insanlar gibi karmaşık yaşam için bir ön koşul olduğundan, teknolojik zekanın da gelişmesi gerekecektir” dedi. “Buna karşılık, ikincisinin ortaya çıkışı, radyo sinyalleri veya dev eserler gibi teknolojik imzalarla yaşam bulma olasılığını ortaya çıkarıyor.”
Şimdilik, yaşanabilir gezegenlerin ve yaşamın arayışı, bize neyin peşinde olacağımızı söyleyen teorik modeller tarafından bilgilendirilmeye devam ediyor. Aynı zamanda, bu modeller “bildiğimiz hayata” dayanmaya devam ediyor - yani Dünya analogları ve karasal türleri örnek olarak kullanmak. Neyse ki, gökbilimciler gelecek nesil enstrümanların geliştirilmesi sayesinde önümüzdeki yıllarda çok daha fazla şey öğrenmeyi bekliyorlar.
Dış gezegen sistemleri hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek, yaşanabilir olup olmadıklarını belirleme ihtimalimiz o kadar artar. Ama sonunda, gerçekten bulana kadar başka ne aramamız gerektiğini bilemeyiz. Karasal İstihbarat Arayışı söz konusu olduğunda, diğer büyük paradokstan bahsetmek için değil (bak!).
