Ultraviolett ljus är vad du kan kalla en kontroversiell typ av strålning. Å ena sidan kan överexponering leda till solbränna, ökad risk för hudcancer och skador på personens syn och immunsystem. Å andra sidan har det också några enorma hälsofördelar, som inkluderar att främja stresslindring och stimulera kroppens naturliga produktion av vitamin D, seratonin och melanin.
Och enligt en ny studie från ett team från Harvard University och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), kan ultraviolett strålning till och med ha spelat en kritisk roll i uppkomsten av livet här på jorden. Som sådan kan bestämningen av hur mycket UV-strålning som produceras av andra typer av stjärnor vara en av nycklarna till att hitta bevis på livet några planeter som kretsar kring dem.
Studien, med titeln "Ytan UV-miljö på planeter som kretsar kring dvärgar: implikationer för prebiotisk kemi och behovet av experimentell uppföljning", dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal. Ledd av Sukrit Ranjan, en gästande postdoktorisk forskare vid CfA, fokuserade teamet på stjärnor av M-typen (röd dvärg) för att avgöra om denna klass av stjärna producerar tillräckligt med UV-strålning för att starta de biologiska processerna som krävs för att livet ska dyka upp.
Nyligen genomförda studier har visat att UV-strålning kan vara nödvändig för bildning av ribonukleinsyra (RNA), vilket är nödvändigt för alla livsformer som vi känner till. Och med tanke på den hastighet med vilken klippiga planeter har upptäckts runt röda dvärgstjärnor från sent (exempelvis inkluderar Proxima b, LHS 1140b och de sju planeterna i TRAPPIST-1-systemet), hur mycket UV-strålning röda dvärgar kan avge kan vara centralt för bestämning av exoplanetens vanlighet.
Som Dr. Ranjan förklarade i ett CfA-pressmeddelande:
”Det skulle vara som att ha en hög med trä och tända och vilja tända en eld, men inte ha en tändsticka. Vår forskning visar att rätt mängd UV-ljus kan vara en av matcherna som får liv som vi känner för att antända. "
För studiens skull skapade teamet strålande överföringsmodeller av röda dvärgstjärnor. De försökte sedan bestämma om UV-miljön på prebiotiska jordanalogiska planeter som kretsade kring dem skulle vara tillräcklig för att stimulera fotoprocesserna som skulle leda till bildandet av RNA. Från detta beräknade de att planeter som kretsar kring M-dvärgstjärnor skulle ha tillgång till 100–1000 gånger mindre bioaktiv UV-strålning än en ung jord.
Som ett resultat skulle den kemi som beror på UV-ljus för att förvandla kemiska element och prebiotiska förhållanden till biologiska organismer troligtvis stänga av. Alternativt uppskattade teamet att även om denna kemi kunde fortsätta under en minskad nivå av UV-strålning, skulle den fungera i mycket långsammare takt än den gjorde på jorden för miljarder år sedan.
Som Robin Wordsworth - en biträdande professor vid Harvard School of Engineering and Applied Science och en medförfattare till studien - förklarade, är detta inte nödvändigtvis dåliga nyheter när det gäller frågeställningar. "Det kan handla om att hitta den söta platsen," sade han. "Det måste finnas tillräckligt med ultraviolett ljus för att utlösa bildandet av livet, men inte så mycket att det eroderar och tar bort planetens atmosfär."
Tidigare studier har visat att även lugna röda dvärgar upplever dramatiska blossar som periodiskt bombarderar sina planeter med skurna UV-energi. Även om detta ansågs vara något farligt, som skulle kunna röra runt planeter i deras atmosfärer och bestråla livslängden, är det möjligt att sådana blossar kan kompensera för att de lägre UV-nivåerna stadigt produceras av stjärnan.
Denna nyhet kommer också på hälarna av en studie som indikerade hur de yttre planeterna i TRAPPIST-1-systemet (inklusive de tre som ligger inom dess bebörliga zon) fortfarande kan ha mycket vatten på sina ytor. Även här var nyckeln UV-strålning, där teamet ansvarigt för studien övervakade TRAPPIST-1-planeterna för tecken på väteförlust från deras atmosfärer (ett tecken på fotodissociation).
Denna forskning tänker också på en ny studie ledd av professor Avi Loeb, ordförande för astronomiavdelningen vid Harvard University, chef för Institute for Theory and Computation, och även en medlem av CfA. Med titeln ”Relativ sannolikhet för livet som funktion av kosmisk tid” drog Loeb och hans team slutsatsen att röda dvärgstjärnor är de mest troliga att ge upphov till liv på grund av deras låga massa och extrema livslängd.
Jämfört med stjärnor med högre massa som har kortare livslängd förblir röda dvärgstjärnor troligtvis i sin huvudsekvens så länge som sex till tolv biljoner år. Därför skulle röda dvärgstjärnor säkert vara tillräckligt länge för att rymma till och med en kraftigt retarderad hastighet av organisk utveckling. I detta avseende kan denna senaste studie till och med betraktas som en möjlig upplösning för Fermi-paradoxen - Var är alla utlänningar? De utvecklas fortfarande!
Men som Dimitar Sasselov - Phillips-professor i astronomi vid Harvard, direktören för initiativet Origins of Life och en medförfattare på papperet - antyder, finns det fortfarande många obesvarade frågor:
”Vi har fortfarande mycket arbete att göra i laboratoriet och på andra håll för att avgöra hur faktorer, inklusive UV, spelar in i frågan om livet. Vi måste också avgöra om livet kan bildas på mycket lägre UV-nivåer än vi upplever här på jorden. ”
Som alltid tvingas forskare att arbeta med en begränsad referensram när det gäller att bedöma andra planets livsmiljö. Så vitt vi vet finns livet bara på planeten (dvs Jorden), vilket naturligtvis påverkar vår förståelse för var och under vilka förhållanden livet kan frodas. Och trots pågående forskning är frågan om hur livet växte fram på jorden fortfarande något av ett mysterium.
Om livet skulle kunna hittas på en planet som kretsar runt en röd dvärg, eller i extrema miljöer som vi trodde var obeboeliga, skulle det föreslå att livet kan dyka upp och utvecklas under förhållanden som skiljer sig mycket från Jorden. Under de kommande åren förväntas nästa generations uppdrag som James Webb Space Telescope Giant Magellan Telescope avslöja mer om avlägsna stjärnor och deras planetsystem.
Utdelningen av denna forskning kommer sannolikt att innehålla nya insikter om var livet kan dyka upp och förhållandena under vilka det kan frodas.
