Ultraviolettes Licht ist eine umstrittene Art von Strahlung. Einerseits kann eine Überbelichtung zu Sonnenbrand, einem erhöhten Hautkrebsrisiko und einer Schädigung des Sehvermögens und des Immunsystems einer Person führen. Andererseits hat es auch einige enorme gesundheitliche Vorteile, darunter die Förderung des Stressabbaus und die Stimulierung der natürlichen Produktion von Vitamin D, Seratonin und Melanin im Körper.
Und laut einer neuen Studie eines Teams der Harvard University und des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) könnte ultraviolette Strahlung sogar eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Lebens hier auf der Erde gespielt haben. Daher könnte die Bestimmung, wie viel UV-Strahlung von anderen Arten von Sternen erzeugt wird, einer der Schlüssel sein, um Beweise für das Leben von Planeten zu finden, die sie umkreisen.
Die Studie mit dem Titel „Die Oberflächen-UV-Umgebung auf Planeten, die M-Zwerge umkreisen: Implikationen für die präbiotische Chemie und die Notwendigkeit experimenteller Folgemaßnahmen“ erschien kürzlich in Das astrophysikalische Journal. Unter der Leitung von Sukrit Ranjan, einem Postdoktoranden am CfA, konzentrierte sich das Team auf Sterne vom Typ M (Roter Zwerg), um festzustellen, ob diese Sternklasse genügend UV-Strahlung erzeugt, um die biologischen Prozesse in Gang zu setzen, die für das Entstehen des Lebens erforderlich sind.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass UV-Strahlung für die Bildung von Ribonukleinsäure (RNA) notwendig sein kann, die für alle uns bekannten Lebensformen notwendig ist. Und angesichts der Geschwindigkeit, mit der in letzter Zeit felsige Planeten um rote Zwergsterne entdeckt wurden (Beispiele hierfür sind Proxima b, LHS 1140b und die sieben Planeten des TRAPPIST-1-Systems), könnte es von zentraler Bedeutung sein, wie viel UV-Strahlung rote Zwerge abgeben Bestimmung der Bewohnbarkeit von Exoplaneten.
Wie Dr. Ranjan in einer Pressemitteilung der CfA erklärte:
„Es wäre, als hätte man einen Holzhaufen und zündet an und möchte ein Feuer anzünden, aber kein Streichholz. Unsere Forschung zeigt, dass die richtige Menge an UV-Licht eines der Spiele sein kann, die das Leben, wie wir es kennen, zum Zünden bringen. “
Für ihre Studie erstellte das Team Strahlungstransfermodelle von roten Zwergsternen. Sie versuchten dann festzustellen, ob die UV-Umgebung auf präbiotischen erdanalogen Planeten, die sie umkreisten, ausreichen würde, um die Photoprozesse zu stimulieren, die zur Bildung von RNA führen würden. Daraus errechneten sie, dass Planeten, die M-Zwergsterne umkreisen, Zugang zu 100–1000-mal weniger bioaktiver UV-Strahlung haben als eine junge Erde.
Infolgedessen würde die Chemie, die von UV-Licht abhängt, um chemische Elemente und präbiotische Bedingungen in biologische Organismen umzuwandeln, wahrscheinlich abgeschaltet. Alternativ schätzte das Team, dass diese Chemie, selbst wenn sie unter einer verringerten UV-Strahlung ablaufen könnte, viel langsamer arbeiten würde als vor Milliarden von Jahren auf der Erde.
Wie Robin Wordsworth - Assistenzprofessor an der Harvard School of Engineering and Applied Science und Mitautor der Studie - erklärte, ist dies in Bezug auf Fragen der Bewohnbarkeit nicht unbedingt eine schlechte Nachricht. "Es kann eine Frage der Suche nach dem Sweet Spot sein", sagte er. "Es muss genug ultraviolettes Licht geben, um die Bildung von Leben auszulösen, aber nicht so viel, dass es die Atmosphäre des Planeten erodiert und entfernt."
Frühere Studien haben gezeigt, dass selbst ruhige rote Zwerge dramatische Fackeln erleben, die ihre Planeten regelmäßig mit UV-Energie bombardieren. Während dies als etwas Gefährliches angesehen wurde, das umlaufende Planeten ihrer Atmosphäre berauben und das Leben bestrahlen könnte, ist es möglich, dass solche Fackeln die geringeren UV-Werte des Sterns ausgleichen könnten.
Diese Nachricht folgt auch einer Studie, die darauf hinwies, dass die äußeren Planeten des TRAPPIST-1-Systems (einschließlich der drei in seiner bewohnbaren Zone befindlichen) möglicherweise noch reichlich Wasser auf ihren Oberflächen haben. Auch hier war der Schlüssel die UV-Strahlung, bei der das für die Studie verantwortliche Team die TRAPPIST-1-Planeten auf Anzeichen von Wasserstoffverlust aus ihrer Atmosphäre überwachte (ein Zeichen für Photodissoziation).
Diese Forschung erinnert auch an eine aktuelle Studie unter der Leitung von Professor Avi Loeb, dem Vorsitzenden der Abteilung für Astronomie an der Harvard University, Direktor des Instituts für Theorie und Berechnung und Mitglied der CfA. Mit dem Titel „Relative Wahrscheinlichkeit für das Leben als Funktion der kosmischen Zeit“ kamen Loeb und sein Team zu dem Schluss, dass rote Zwergsterne aufgrund ihrer geringen Masse und extremen Langlebigkeit am wahrscheinlichsten zum Leben erwecken.
Im Vergleich zu massereicheren Sternen mit kürzeren Lebensdauern bleiben rote Zwergsterne wahrscheinlich sechs bis zwölf Billionen Jahre in ihrer Hauptsequenz. Daher würden rote Zwergsterne sicherlich lange genug existieren, um selbst eine stark verlangsamte Geschwindigkeit der organischen Evolution aufzunehmen. In dieser Hinsicht könnte diese neueste Studie sogar als mögliche Lösung für das Fermi-Paradoxon angesehen werden - Wo sind alle Außerirdischen? Sie entwickeln sich weiter!
Aber wie Dimitar Sasselov - der Phillips-Professor für Astronomie in Harvard, der Direktor der Origins of Life-Initiative und Mitautor des Papiers - angedeutet hat, bleiben noch viele Fragen offen:
„Wir haben im Labor und anderswo noch viel zu tun, um festzustellen, wie Faktoren wie UV in die Lebensfrage einfließen. Außerdem müssen wir feststellen, ob sich Leben bei viel niedrigeren UV-Werten bilden kann, als wir es hier auf der Erde erleben. “
Wie immer sind Wissenschaftler gezwungen, bei der Beurteilung der Bewohnbarkeit anderer Planeten mit einem begrenzten Bezugsrahmen zu arbeiten. Unseres Wissens existiert das Leben nur auf dem Planeten (d. H. Der Erde), was natürlich unser Verständnis davon beeinflusst, wo und unter welchen Bedingungen das Leben gedeihen kann. Und trotz laufender Forschung ist die Frage, wie das Leben auf der Erde entstanden ist, immer noch ein Rätsel.
Wenn Leben auf einem Planeten gefunden werden sollte, der einen roten Zwerg umkreist, oder in extremen Umgebungen, die wir für unbewohnbar hielten, würde dies darauf hindeuten, dass Leben unter Bedingungen entstehen und sich entwickeln kann, die sich stark von denen der Erde unterscheiden. In den kommenden Jahren sollen Missionen der nächsten Generation wie das James Webb-Weltraumteleskop und das Riesen-Magellan-Teleskop mehr über ferne Sterne und ihre Planetensysteme verraten.
Die Auszahlung dieser Forschung wird wahrscheinlich neue Erkenntnisse darüber beinhalten, wo Leben entstehen kann und unter welchen Bedingungen es gedeihen kann.
