" "
Utama Planet EkstrasolarPlanet Pelukis Sekitar Sekitar Bintang Kerdil Merah Tidak boleh mendapatkan Photons yang Cukup untuk Menyokong Kehidupan Tanaman

Planet Pelukis Sekitar Sekitar Bintang Kerdil Merah Tidak boleh mendapatkan Photons yang Cukup untuk Menyokong Kehidupan Tanaman

Planet Ekstrasolar : Planet Pelukis Sekitar Sekitar Bintang Kerdil Merah Tidak boleh mendapatkan Photons yang Cukup untuk Menyokong Kehidupan Tanaman

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, jumlah planet solar tambahan yang ditemui di sekitar M-jenis berdekatan (bintang kerdil merah) telah meningkat dengan ketara. Dalam banyak kes, planet-planet yang dikonfirmasi ini adalah "seperti Bumi", yang bermaksud bahawa ia adalah daratan (alias berbatu) dan setanding dengan saiz Bumi. Penemuan ini amat menarik kerana bintang kerdil merah adalah yang paling biasa di Universe - menyumbang 85% bintang di Milky Way sahaja.

Malangnya, banyak kajian telah dilakukan lewat yang menunjukkan bahawa planet-planet ini mungkin tidak mempunyai syarat-syarat yang diperlukan untuk menyokong kehidupan. Yang terbaru datang dari Universiti Harvard, di mana penyelidik pasca doktoral Manasvi Lingam dan Profesor Abraham Loeb menunjukkan bahawa planet di sekitar bintang M-jenis mungkin tidak mendapat radiasi yang cukup dari bintang-bintang mereka untuk terjadi fotosintesis.

Secara ringkas, kehidupan di Bumi diperkirakan muncul antara 3.7 dan 4.1 bilion tahun yang lalu (semasa Hadean akhir atau awal Archean Eon), pada masa atmosfera planet akan menjadi toksik kepada kehidupan hari ini. Antara 2.9 hingga 3 bilion tahun yang lalu, bakteris fotosintesis mula muncul dan mula memperkaya atmosfera dengan gas oksigen.

Kesan artis mengenai matahari terbenam dilihat dari permukaan eksoplanet seperti Bumi. Kredit: ESO / L. Cal ada

Akibatnya, Bumi mengalami apa yang dikenali sebagai "Event Pengoksidaan Utama" kira-kira 2.3 bilion tahun yang lalu. Pada masa ini, organisma fotosintesis secara beransur-ansur mengubah suasana Bumi daripada satu yang terdiri daripada karbon dioksida dan metana yang terdiri daripada gas nitrogen dan oksigen (~ 78% dan 21%).

Cukup menarik, bentuk lain dari fotosintesis dipercayai telah muncul lebih awal daripada fotosintesis klorofil. Ini termasuk fotosintesis retina, yang muncul ca. 2.5 hingga 3.7 bilion tahun yang lalu dan masih wujud dalam persekitaran khusus terhad hari ini. Seperti namanya, proses ini bergantung pada retina (sejenis pigmen ungu) untuk menyerap tenaga solar di bahagian hijau-hijau spektrum yang kelihatan (400 hingga 500 nm).

Terdapat juga fotosintesis anoksigenik (di mana karbon dioksida dan dua molekul air diproses untuk menghasilkan formaldehid, air dan gas oksigen), yang dipercayai mendahului fotosintesis oksigen sepenuhnya. Bagaimana dan apabila jenis fotosintesis yang muncul adalah kunci untuk memahami apabila kehidupan di Bumi bermula. Seperti yang dijelaskan profesor Loeb kepada Universe Today melalui e-mel:

Photosynthesis bermaksud putting bersama (sintesis) dengan cahaya (foto). Ia adalah proses yang digunakan oleh tumbuh-tumbuhan, alga atau bakteria untuk mengubah cahaya matahari menjadi tenaga kimia yang membakar aktiviti mereka. Tenaga kimia disimpan dalam molekul berasaskan karbon, yang disintesis daripada karbon dioksida dan air. Proses ini sering mengeluarkan oksigen sebagai produk, yang diperlukan untuk kewujudan kita. Secara keseluruhan, fotosintesis membekalkan semua sebatian organik dan kebanyakan tenaga yang diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita ketahui di planet Bumi. Fotosintesis muncul lebih awal dalam sejarah evolusi Bumi.

Kajian seperti ini, yang mengkaji peranan yang dimainkan oleh fotosintesis, tidak hanya penting kerana ia membantu kita memahami bagaimana kehidupan muncul di Bumi. Di samping itu, mereka juga boleh membantu memaklumkan pemahaman kita tentang sama ada atau tidak boleh hidup di planet-planet tambahan suria, dan di bawah keadaan apa ini boleh berlaku.

Kajian mereka, berjudul Photosynthesis mengenai planet-planet yang boleh dihuni di sekitar bintang-bintang yang rendah-massa, baru-baru ini muncul dalam talian dan telah dikemukakan kepada Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja. Demi kajian mereka, Lingam dan Loeb berusaha untuk menghalangi fluks foton bintang M-jenis untuk menentukan sama ada fotosintesis mungkin pada planet-planet terestrial yang mengorbit bintang kurcaci merah. Seperti kata Loeb:

"Dalam kertas kerja kami, kami menyiasat sama ada fotosintesis boleh berlaku pada planet di zon yang boleh dihuni di sekitar bintang massa yang rendah. Zon ini ditakrifkan sebagai jarak jarak dari bintang di mana suhu permukaan bumi membolehkan kewujudan air cecair dan kimia hidup seperti yang kita tahu. Bagi planet-planet di zon itu, kami mengira fluks ultraviolet (UV) yang menerangi permukaan mereka sebagai fungsi jisim bintang tuan rumah mereka. Bintang jisim yang rendah adalah lebih sejuk dan menghasilkan kurang foton UV setiap jumlah sinaran. "

Selaras dengan penemuan baru-baru ini yang melibatkan bintang kerdil merah, kajian mereka memberi tumpuan kepada "Earth-analogs", planet yang mempunyai parameter fizikal asas yang sama seperti Bumi - iaitu radius, massa, komposisi, suhu berkesan, albedo, dan lain-lain. Sejak batasan teori fotosintesis sekitar bintang lain tidak difahami dengan baik, mereka juga bekerja dengan had yang sama seperti di Bumi - antara 400 hingga 750 nm.

Ilustrasi seorang artis mengenai exoplanet hipotetikal yang mengarahkan kerdil merah. Kredit Imej: NASA / ESA / G. Bacon (STScI)
Ilustrasi seorang artis mengenai exoplanet hipotetikal yang mengarahkan kerdil merah. Kredit Imej: NASA / ESA / G. Bacon (STScI)

Daripada ini, Lingam dan Loeb mengira bahawa bintang M-jenis rendah massa tidak dapat melebihi fluks minimum UV yang diperlukan untuk memastikan biosfera sama dengan Bumi. Seperti digambarkan oleh Loeb:

"Ini menunjukkan bahawa planet-planet yang boleh dihuni ditemui sejak beberapa tahun kebelakangan ini di sekitar bintang kerdil berhampiran, Proxima Centauri (bintang terdekat Matahari, 4 tahun cahaya, 0.12 massa solar, dengan satu planet yang boleh dihuni, Proxima b) dan TRAPPIST-1 40 tahun cahaya, 0.09 massa solar, dengan tiga planet yang boleh dihuni TRAPPIST-1e, f, g), mungkin tidak mempunyai biosfera seperti Bumi. Secara umumnya, kajian spektroskopik komposisi atmosfera planet yang mengangkut bintang mereka (seperti TRAPPIST-1) tidak mungkin mencari biomarker, seperti oksigen atau ozon, pada tahap yang dapat dikesan. Sekiranya oksigen dijumpai, asalnya mungkin bukan biologi. "

Secara semulajadi, terdapat batasan analisis semacam ini. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, Lingam dan Loeb menunjukkan bahawa batasan teori fotosintesis di sekitar bintang-bintang lain tidak diketahui. Sehingga kita mengetahui lebih lanjut tentang keadaan planet dan persekitaran radiasi di sekitar bintang M-jenis, saintis akan terpaksa menggunakan metrik berdasarkan planet kita sendiri.

Kedua, terdapat juga fakta bahawa bintang M-jenis adalah berubah-ubah dan tidak stabil berbanding Sun kita dan mengalami suar-suar berkala berkala. Memetik kajian lain, Lingam dan Loeb menunjukkan bahawa ini boleh mempunyai kesan positif dan negatif pada biosfera planet. Pendek kata, suar cemerlang dapat memberikan radiasi UV tambahan yang akan membantu mencetuskan kimia prebiotik, tetapi juga boleh memudaratkan suasana planet.

Kesan artis tentang bagaimana permukaan planet yang mengorbit bintang kerdil merah mungkin muncul. Kredit: M. Weiss / CfA

Walau bagaimanapun, sekatan kajian yang lebih intensif terhadap planet extrasolar yang mengorbit bintang kerdil merah, saintis terpaksa bergantung pada penilaian teoretik mengenai bagaimana kehidupannya akan berada di planet-planet ini. Bagi penemuan yang dibentangkan dalam kajian ini, mereka adalah satu lagi petunjuk bahawa sistem bintang kerdil merah mungkin bukan tempat yang paling mungkin untuk mencari dunia yang boleh dihuni.

Jika benar, penemuan ini juga mungkin mempunyai implikasi yang drastik dalam Pencarian untuk Perisikan Extra-Terrestrial (SETI). "Oleh kerana oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis adalah prasyarat untuk hidup kompleks seperti manusia di Bumi, ia juga diperlukan untuk kecerdasan teknologi untuk berkembang, " kata Loeb. "Sebaliknya, kemunculan kedua ini membuka kemungkinan mencari kehidupan melalui tanda tangan teknologi seperti isyarat radio atau artifak gergasi."

Buat masa ini, pencarian planet-planet dan kehidupan yang dihuni terus dimaklumkan oleh model-model teori yang memberitahu kita tentang apa yang harus dicari. Pada masa yang sama, model-model ini terus didasarkan pada "kehidupan seperti yang kita ketahui" - iaitu menggunakan spesies Earth-analog dan terestrial sebagai contoh. Nasib baik, ahli astronomi mengharapkan untuk belajar lebih banyak lagi pada tahun-tahun mendatang berkat perkembangan instrumen generasi akan datang.

Semakin kita belajar tentang sistem exoplanet, semakin besar kemungkinan kita akan menentukan sama ada mereka boleh dihuni atau tidak. Tetapi pada akhirnya, kita tidak akan tahu apa lagi yang perlu kita cari sehingga kita benar-benar menemuinya. Begitulah paradoks yang hebat ketika datang ke Cari Intelligence Extra-Terrestrial, belum lagi paradoks yang hebat (lihat!).

Bacaan Lanjut: arXiv

Kategori:
Gambar Pluto Baru Menunjukkan Dunes Kemungkinan, Sinar Crepuscular, Kerumitan Tidak Diketahui
Spaceplane Generasi Seterusnya NASA Melalui Ujian Penerbangan Percuma