Życie na planetach zanika wcześnie?

Od kilku lat, między innymi za sprawą kosmicznego obserwatorium Kepler, odkrywamy dużą ilość planet pozasłonecznych. Wśród nich znajdują się także małe skaliste obiekty, w tym i takie, które mogą krążyć wewnątrz ekosfery swoich gwiazd. Pojawia się zatem pytanie: jak powszechne może być życie we wszechświecie, skoro jest już pewne, że planet w ekosferach jest bardzo dużo?

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że przynajmniej proste bakteryjne życie powinno być powszechne. Nowa publikacja naukowa, autorstwa Aditya Chopry i Charlesa H. Lineweavera z Uniwersytetu w Canberze, rzuca cień wątpliwości na tę “powszechność”. Naukowcy uważają, że warunki na nowo uformowanych planetach w ciągu pierwszego miliarda lat mogą zmienić się dramatycznie i w konsekwencji klimat stanie się zbyt gorący lub zbyt zimny, by życie mogło się utrzymać.

Chopra i Lineweaver uważają, że szereg czynników definiuje możliwość powstania i utrzymania się życia na nowo uformowanych planetach. Są to czynniki geologiczne, takie jak uderzenia obiektów w planety, cykl (lub raczej jego brak) krzemianowo-węglanowy oraz postulowany przez naukowców wpływ życia na klimat. W przypadku Ziemi mowa tutaj o rozległych matach mikrobiologicznych, które emitowały do atmosfery związki chemiczne takie jak metan czy dwutlenek węgla.

Warto tu spojrzeć na wczesnego Wenus, Ziemię i Marsa. Na tych planetach początkowo panowały zbliżone warunki, jednak w ciągu wspomnianego miliarda lat Wenus stała się zbyt gorąca a Mars zbyt zimny dla utrzymania życia. Jednocześnie obie planety straciły ponad 80 proc. swoich pierwotnych zasobów wody, podczas gdy na Ziemi zostało około 60 proc. wody. Ten czynnik mógł wyraźnie ograniczyć rozprzestrzenianie się życia i w konsekwencji wpływ życia na klimat planety. Chopra i Lineweaver nazywają te wstępne podobne warunki “przejściową abiotyczną ekosferą” i sugerują, że z czasem ta ekosfera zmienia swoje parametry.

Ta praca sugeruje, że mogą występować trzy “mechanizmy” utrzymania się życia we wszechświecie na skalistych planetach krążących w pobliżu ekosfery swych gwiazd:

- życie może powszechnie powstawać na większości planet zdatnych dla życia i utrzymywać się na nich przez miliardy lat,

- życie może powstawać jedynie na garstce planet, ale jeśli już powstanie, to ma duże szanse się utrzymywać przez miliardy lat,

- wreszcie – co postuluje Chopra i Lineweaver – życie może powstawać na wielu planetach, jednak w ciągu pierwszego miliarda lat znika z większości z nich z uwagi na dramatycznie zmieniające się warunki – zbyt wysoką albo zbyt niską temperaturę.

Praca Chopry i Lineweavera może rzucić nowe światło na nasze poszukiwanie życia w Układzie Słonecznym. Ta praca może sugerować, że jakiekolwiek ślady prostego życia na Marsie mogą być przykryte warstwami osadów już z czasów, gdy na tej planecie zanikło życie.

Ta praca naukowe pozwala także na głębszą analizę możliwości powstania życia wokół innych gwiazd. Od kilku lat naukowcy spierają się o możliwość powstania i utrzymania się życia na planetach krążących wokół czerwonych karłów. Ponieważ te gwiazdy emitują mało energii, ekosfery wokół tych gwiazd są bardzo blisko, w odległości kilku do kilkunastu milionów kilometrów. W konsekwencji takie planety są zawsze zwrócone jedną stroną ku swej gwieździe. Oznacza to, że nocna strona takiej planety przynajmniej początkowo nie jest sprzyjająca do powstania życia i być także może duża część strony dziennej, z uwagi aktywność rozbłyskową tego typu gwiazd. Życie mogłoby zatem powstać jedynie w wąskim pasie pomiędzy dniem a nocą na takich planetach – jednak może to być zdecydowanie za mało, by przetrwać zmiany, jakie następują w ciągu pierwszego miliarda lat po uformowaniu.

Czy życie we wszechświecie może wcześnie zanikać? Zmiany klimatu na nowo powstałych planetach oraz ewentualny wpływ “młodego” prostego życia są jak na razie słabo znane. Nie ulega jednak wątpliwości, że jest to ważny temat, który wymaga lepszego zrozumienia

Publikacja Chopry i Lineweavera nie brała pod uwagę możliwości powstania życia na dużych księżycach gazowych gigantów (np. odpowiedników lodowej Europy lub jeszcze większych obiektów). Temat życia na księżycach jest obecnie prawie nieznany – nawet od strony teoretycznej.