Які організми можуть вижити на Proxima Centauri b під спалахами важкого ультрафіолетового світла з червоної карлики?

24 серпня світові ЗМІ поширили новини про відкриття екзопланту біля нашої найближчої зірки Проксіма Centauri на відстані лише 1,295 парсекс (4,22 світлових років) від сонячної системи.

Формально планета Proxima Centauri b відповідає визначенню «проксіма Землі», тобто за розмірами, масою і температурним режимом приблизно відповідає Землі, може потенційно бути зіткненим і дозволяє існування рідкої води. Мінімальна маса планети 1.27 Земля, радіус ≥ 1,1 ± 0,3 R, це в звичаї зоні червоної карлики класу М5, період орбіти навколо зірки становить 11.186 днів.

Як завжди, девіл приховує деталі. Якщо ви подивитеся на актуальні умови клімату Proxima b, оптимізм основних засобів масової інформації здається трохи перенавищення. Proxima Centauri є надзвичайно нестабільною зіркою, яка зникає кожні 10-30 годин, включаючи ультрафіолет і рентгенівські діапазони. «Чому вижити в таких умовах буде, ставити його м'яко, складно», — прокоментував відкриття американського астронома завідувача лабораторії фотометрії та інфрачервоної радіометрії відділу фізики планет та малих тіл Сонячної системи Інституту космічних досліджень, професора Леоніда Саньфономаліті.

Ультрафіолетові спалахи цієї потужності мають достатню кількість енергії для розбиття облігацій в молекулі ДНК. Особливо руйнівними ефектами мають випромінювання з меншою довжиною хвилі. Щоб повністю знищити мікроорганізми, досить опромінювати їх довжиною хвилі близько 260 нм за певний період часу.

Р

Proxima Centauri b дуже близько до своєї зірки.

Інтенсивність УФ-випромінювального випромінювання під час кромки біля поверхні Proxima Centauri b - це кілька замовлень величини вище, ніж інтенсивність сонячної радіації біля поверхні Землі. Ситуація посилюється тим, що через близькість до зірки магнітне поле планети може усаджувати і гірше захистити атмосферу Proxima Centauri b.

460264

УФ активність на поверхні атмосфери гіпотетичної планети, яка знаходиться на відстані 1 AU біля активної зірки класу AD Leo M3.5 в нормальному стані (сірий) і під час спалахів (синій) у порівнянні з сонячним випромінюванням УФ при вході в атмосферу Землі (сірий пункт)

Але є надії. Теоретично, життя все ще можливо на Proxima Centauri b, навіть з такими потужними спалахами ультрафіолетового випромінювання, говорять Американські астробіологи Джек Т. О'Мальлі-Джеймс і Ліза Калтенеггер з Карла Sagan Institute в Cornell University.

За їх словами, деякі живі речі здатні приховати від смертельного випромінювання УФ з використанням природних укриттях. Наприклад, вони можуть мати підземні або глибокі підводні води.

Крім того, астробіологи звертають увагу на ще одну потенційно можливу форму життя, яка здатна перетворити отриману енергію в біофлуоресцентне випромінювання з різною довжиною хвилі. Цей процес передбачає спеціальні захисні білки, які поглинають шкідливе випромінювання УФ.

Астрофізики цитують як приклад земної форми життя - коралові поліпи. Деякі види коралових поліпів містять флуоресцентні білки, які є фотоактивовані при опроміненні ультрафіолетового світла в діапазоні довжин хвиль A в довжинах хвиль 315-400 нм і в блакитних областях спектра 420-700 нм, перетворення його в випромінювання з більш тривалою довжиною хвилі. Можливо, в коралових поліпсах, флуоресценції є захисною реакцією для усунення шкідливих УФ.



Приклад біофлуоресценції корала

Таблиця перераховує чотири найбільш поширені флуоресцентні протини в коралових поліпсах.

Діапазон збудження (нм) ефективності флуоресценції (%) 486 350-475 3-5 515 400-525 10-12 575 350-575 8-10 685 350-650 1-2 ефективність флуоресценції зростає з підвищенням інтенсивності ультрафіолетового випромінювання. Це, на Proxima Centauri b, ефективність повинна бути значно вище, ніж це коралових поліпів.

Докладніші відомості про біофлуоресценції в коралових поліпсах див. наукові праці Максима Горбунова та колег «Фотосинтез та фотопротекторія в симбіотичних коралах» (Горбунов, М.Я., Колбер, З.С., Менше, М.П. & Фолковський, П.Г. 2001. Лімнол. Океаногр., 46:75-85), а також стаття «Постановка флуоресценції до спектрального підпису та сприйняття кольору коралів» (Mazel, C. H., \& Fuchs, E. 2003 Лімнол. Океаног., 48, 390).

Якщо живі організми на Proxima Centauri b опанували цей спосіб перетворення енергії, то ця планета може пожовти дуже сильно на певних довжин хвиль, можливо навіть у видимому діапазоні. Вчені пропонують, що таке потужне світіння можна побачити з Землі. У своїй науковій роботі вони запропонували кілька моделей флуоресценції, що вказують на довжини хвиль, на які шукати світанку відчужувальних форм життя.

Робота також важлива, тому що червоні карлики спектрального класу М не тільки проксіма Centauri. Насправді цей тип зірки складає 75% всіх найближчих зірок до сонячної системи. Передчасні спостереження свідчать про існування трьох планет розміром Землі в аналогічному класі TRAPPIST-1 M8, що також близько до сонячної системи. Деякі з можливих орбітів далеких від цих планет, TRAPPIST-1d, знаходяться в затишній зоні.



Найдешевші захоплення сонячної системи. Джерело даних: НАСА. Графіка: А. Кудра / Наука

У 2017 році НАСА планує запустити транзитний екзоплант опитування супутника (TESS) космічний телескоп, який буде ретельно вивчити орбіти транзитних екзоплантів поблизу найближчих яскравих зірок до сонячної системи. TESS очікується, щоб знайти сотні планет з радіусом 1.25-2 з Землі та десятки планет, які мають планету. До 20 цих планет очікується, що в затишній зоні навколо своїх прохолодних зірок. Так Proxima Centauri b є одним з десятків подібних світів, які ми відкриємо для себе найближчим часом.



Орієнтовний краєвид проксіма Centauri b. Render: ESO/M. Корнмессер

Біофлуоресцент Світи: Біологічна флуоресценція як часовий біосигнал для світів льодових зірок доступний на arXiv.org.

Джерело: geektimes.ru/post/279904/