I de senere år er antallet af ekstrasolplaneter opdaget omkring den nærliggende M-type (røde dværgstjerner) vokset betydeligt. I mange tilfælde har disse bekræftede planeter været ”jordlignende”, hvilket betyder, at de er jordbaserede (også kendt som stenede) og sammenlignelige i størrelse med Jorden. Disse fund har været specielt spændende, da røde dværgstjerner er de mest almindelige i universet - og tegner sig for 85% af stjernerne i Mælkevejen alene.
Desværre er der foretaget adskillige undersøgelser for sent, der tyder på, at disse planeter muligvis ikke har de nødvendige betingelser for at støtte livet. Det seneste kommer fra Harvard University, hvor postdoktorisk forsker Manasvi Lingam og professor Abraham Loeb demonstrerer, at planeter omkring stjerner af M-type muligvis ikke får tilstrækkelig stråling fra deres stjerner til, at fotosyntesen kan forekomme.
Kort sagt menes det, at livet på Jorden er vokset frem for mellem 3,7 og 4,1 milliarder år siden (under den sene Hadean eller den tidlige arkæiske Eon), på et tidspunkt, hvor planetens atmosfære ville have været giftig for livet i dag. For mellem 2,9 og 3 milliarder år siden begyndte fotosyntetiserende bakterier at dukke op og begyndte at berige atmosfæren med iltgas.
Som et resultat oplevede Jorden det, der er kendt som den ”store oxidationsbegivenhed” for ca. 2,3 milliarder år siden. I løbet af denne tid konverterede fotosyntetiske organismer gradvist Jordens atmosfære fra en sammensat overvejende af kuldioxid og methan til en sammensat af nitrogen og iltgas (henholdsvis 78% og 21%).
Interessant nok antages, at andre former for fotosyntesen er fremkommet endnu før end klorofylfotosyntese. Disse inkluderer netthindsfotosyntesen, der opstod ca. For 2,5 til 3,7 milliarder år siden og findes stadig i begrænsede nichemiljøer i dag. Som navnet antyder, er denne proces afhængig af nethinde (en type lilla pigment) til at absorbere solenergi i den gulgrønne del af det synlige spektrum (400 til 500 nm).
Der er også anoxygenisk fotosyntesen (hvor carbondioxid og to vandmolekyler behandles for at skabe formaldehyd, vand og iltgas), som menes at forudse ilt-fotosyntesen helt. Hvordan og hvornår forskellige typer fotosyntese opstod er nøglen til at forstå, hvornår livet på Jorden begyndte. Som professor Loeb forklarede til Space Magazine via e-mail:
“‘ Fotosyntese ’betyder‘ at sammensætte ’(syntese) ved lys (foto). Det er en proces, der bruges af planter, alger eller bakterier til at omdanne sollys til kemisk energi, der brænder deres aktiviteter. Den kemiske energi lagres i kulstofbaserede molekyler, der syntetiseres fra kuldioxid og vand. Denne proces frigiver ofte ilt som et biprodukt, hvilket er nødvendigt for vores eksistens. Generelt leverer fotosyntesen alle de organiske forbindelser og det meste af den energi, der er nødvendig for livet, som vi kender det på planeten Jorden. Fotosyntesen opstod relativt tidligt i jordens evolutionære historie. ”
Undersøgelser som disse, der undersøger den rolle, fotosyntesen spiller, er ikke kun vigtige, fordi de hjælper os med at forstå, hvordan livet opstod på Jorden. Derudover kunne de også hjælpe med at informere vores forståelse af, om der kunne opstå liv på planter uden for solenergi, og under hvilke betingelser dette kunne finde sted.
Deres undersøgelse med titlen "Fotosyntese om beboelige planeter omkring stjerner med lav masse" blev for nylig vist online og blev forelagt Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Af hensyn til deres undersøgelse forsøgte Lingam og Loeb at begrænse fotonfluxen af stjerner af M-type for at bestemme, om fotosyntesen er mulig på jordiske planeter, der kredser om røde dværgstjerner. Som Loeb sagde:
”I vores artikel undersøgte vi, om der kan forekomme fotosyntese på planeter i den beboelige zone omkring stjerner med lav masse. Denne zone er defineret som afstanden fra stjernen, hvor planetens overfladetemperatur muliggør eksistensen af flydende vand og livets kemi, som vi kender den. For planeter i denne zone beregnet vi den ultraviolette (UV) flux, der oplyste deres overflade som en funktion af massen af deres værtsstjerne. Stjerner med lav masse er køligere og producerer mindre UV-fotoner pr. Mængde stråling. ”
I overensstemmelse med de nylige fund, der involverer røde dværgstjerner, fokuserede deres undersøgelse på ”Jordanaloger”, planeter, der har de samme grundlæggende fysiske parametre som Jorden - dvs. radius, masse, sammensætning, effektiv temperatur, albedo osv. Siden de teoretiske grænser for fotosyntesen omkring andre stjerner er ikke godt forstået, de arbejdede også med de samme grænser som dem på Jorden - mellem 400 til 750 nm.
Fra dette beregnet Lingam og Loeb, at stjerner med lav masse af M-type ikke ville være i stand til at overskride den minimale UV-flux, der er nødvendig for at sikre en biosfære, der ligner Jordens. Som Loeb illustrerede:
”Dette indebærer, at de beboelige planeter, der blev opdaget i løbet af de sidste par år omkring de nærliggende dværgstjerner, Proxima Centauri (nærmeste stjerne til Solen, 4 lysår væk, 0,12 solmasser, med en beboelig planet, Proxima b) og TRAPPIST-1 ( 40 lysår væk, 0,09 solmasser, med tre beboelige planeter TRAPPIST-1e, f, g), har sandsynligvis ikke en jordlignende biosfære. Mere generelt er det usandsynligt, at de spektroskopiske undersøgelser af sammensætningen af atmosfærerne i planeter, der transporterer deres stjerner (som TRAPPIST-1), sandsynligvis ikke finder biomarkører, såsom ilt eller ozon, på detekterbare niveauer. Hvis der findes ilt, er det sandsynligvis, at dets oprindelse er ikke-biologisk. ”
Der er naturligvis grænser for denne slags analyse. Som tidligere bemærket indikerer Lingam og Loeb, at de teoretiske grænser for fotosyntesen omkring andre stjerner ikke er velkendte. Indtil vi lærer mere om planetariske forhold og strålingsmiljøet omkring stjerner af M-type, vil forskere blive tvunget til at bruge målinger baseret på vores egen planet.
For det andet er der også den kendsgerning, at stjerner af M-typen er varierende og ustabile sammenlignet med vores Sol og oplever periodiske opblussen. Med henvisning til anden forskning tyder Lingam og Loeb på, at disse kan have både positive og negative effekter på en klodens biosfære. Kort sagt, stellare blusser kan give yderligere UV-stråling, der kan hjælpe med at udløse prebiotisk kemi, men også kunne være til skade for en planetens atmosfære.
Ikke desto mindre er forskere tvunget til at stole på teoretiske vurderinger af, hvor sandsynligt livet på disse planeter ville være, hvis man undgår mere intensive studier af ekstrasolære planeter, der kredser rundt om røde dværgstjerner. Hvad angår fundene, der er præsenteret i denne undersøgelse, er de endnu en indikation af, at røde dværgstjernesystemer muligvis ikke er det mest sandsynlige sted at finde beboelige verdener.
Hvis det er sandt, kan disse fund også have drastiske konsekvenser i søgningen efter udenlandsk intelligens (SETI). ”Da iltet, der er produceret ved fotosyntesen, er en forudsætning for komplekst liv som mennesker på Jorden, er det også nødvendigt for teknologisk intelligens at udvikle sig,” sagde Loeb. ”Til gengæld åbner sidstnævnte op til muligheden for at finde liv via teknologiske signaturer som radiosignaler eller gigantiske artefakter.”
For øjeblikket bliver søgningen efter beboelige planeter og livet fortsat informeret af teoretiske modeller, der fortæller os, hvad vi skal være på udkig efter. På samme tid er disse modeller fortsat baseret på ”liv som vi kender det” - dvs. ved hjælp af jordanaloger og jordarter som eksempler. Heldigvis forventer astronomer at lære meget mere i de kommende år takket være udviklingen af næste generations instrumenter.
Jo mere vi lærer om eksoplanetsystemer, desto mere sandsynligt er det for at afgøre, om de er beboelige eller ikke. Men til sidst ved vi ikke, hvad vi ellers skal lede efter, indtil vi faktisk finder det. Sådan er det store paradoks, når det kommer til søgen efter ekstrem-jordisk intelligens, for ikke at nævne det andet store paradoks (slå det op!).
