Iako je nauka o egzoplanetama značajno napredovala u poslednjoj deceniji ili dve, mi smo i dalje u nesrećnoj situaciji. Naučnici mogu samo da nagađaju koje egzoplanete mogu biti useljive. Čak je i najbliža egzoplaneta udaljena četiri svetlosne godine, i iako je četiri mali ceo broj, udaljenost je ogromna.
Međutim, to ne sprečava naučnike da pokušaju da sastave stvari.
Jedno od najvažnijih pitanja u nauci o egzoplanetama i mogućnosti stanovanja tiče se crvenih patuljaka. Crvenih patuljaka ima mnogo, a istraživanja pokazuju da su domaćini mnoštvu planeta. Dok su gasoviti divovi poput Jupitera relativno retki oko crvenih patuljaka, druge planete nisu. Podaci posmatranja pokazuju da oko 40% crvenih patuljaka ugošćuje planete super Zemlje u svojim zonama pogodnim za život.
Crveni patuljci imaju nekoliko stvari za njih kada je u pitanju nastanjivost egzoplaneta. Ove zvezde male mase imaju izuzetno dug životni vek, što znači da je izlazna energija stabilna tokom dugih vremenskih perioda. Koliko možemo da zaključimo, to je korist za potencijalnu nastanjivost i evoluciju složenog života. Stabilnost daje životu šansu da odgovori na promene i istraje u svojim nišama.
Ali crveni patuljci imaju i tamnu stranu: plamteće. Sve zvezde blebe u određenom stepenu, čak i naše sunce. Ali bljesak sunca nije čak ni u istoj ligi kao crveni patuljak. Crveni patuljci mogu da bljeskaju tako snažno da mogu udvostručiti svoju svetlost u vrlo kratkom vremenskom periodu. Postoji li način na koji bi život mogao da preživi na planetama crvenih patuljaka?
Novo istraživanje naučnika iz Portugala i Nemačke ispituje to pitanje. Da bi testirali ideju o nastanjivosti egzoplaneta crvenog patuljka, istraživači su koristili uobičajeni tip plesni i podvrgli ga simuliranom zračenju crvenog patuljaka, zaštićenom samo simuliranom atmosferom Marsa.
Istraživanje je „Koliko su egzoplanete M-patuljaste pogodne za stanovanje? Modeliranje površinskih uslova i istraživanje uloge melanina u opstanku spora Aspergillus niger pod zračenjem sličnim egzoplaneti“. Glavni autor je Afonso Mota, astrobiolog iz grupe za istraživanje mikrobiologije u vazduhoplovstvu u Institutu za vazduhoplovnu medicinu u Nemačkom vazduhoplovnom centru (DLR). Rad je dostavljen časopisu Astrobiologi i trenutno je dostupan na serveru za preprint arKsiv.
Aspergillus niger je sveprisutan u zemljištu i opšte je poznat po crnoj plesni koju može izazvati na nekom voću i povrću. Takođe je plodan proizvođač melanina. Melanin veoma efikasno apsorbuje svetlost, a kod ljudi se melanin proizvodi izlaganjem UV zračenju i potamni kožu. Melanini su rasprostranjeni u prirodi, a ekstremofili ih koriste da bi se zaštitili. Melanin može da rasprši do 99,9% apsorbovanog UV zračenja. Naučnici smatraju da je pojava melanina možda odigrala ključnu ulogu u razvoju života na Zemlji štiteći organizme od štetnog sunčevog zračenja.
U suštini, ovo istraživanje postavlja prilično jednostavno pitanje. Može li melanin Aspergillus nigera pomoći da preživi crveni patuljak kada je zaštićen tankom atmosferom kao što je Mars?
Prokima Centauri i TRAPPIST-1 su oba dobro poznati crveni patuljci u nauci o egzoplanetima jer su domaćini stenovitih egzoplaneta u svojim naseljivim zonama. Ova studija je usmerena na Prokima Centauri b (PCb u daljem tekstu) i TRAPPIST-1 e (T1e u nastavku.) Oboje će verovatno imati temperature koje omogućavaju da tečna voda postoji na njihovim površinama, s obzirom na prava atmosferska svojstva. I PCb i T1e verovatno takođe imaju podnošljiva okruženja zračenja.
Nemoguće je savršeno modelirati površinske uslove ovih planeta, ali istraživači se mogu približiti koristeći ono što se zove ravnotežna temperatura. Merenje blještanja zvezda je lakše jer se može tačno posmatrati sa velikih udaljenosti. Proizvodnja melanina u A. niger je takođe dobro poznata. Radeći sa sva tri faktora, istraživači su bili u mogućnosti da modeliraju kako će se plesan ponašati na površini planete u nastanjivoj zoni oko crvenog patuljka.
„U kontekstu astrobiologije, a posebno astromikologije, proučavanje ekstremno tolerantnih gljiva pokazalo se kritičnim za bolje razumevanje granica života i nastanjivosti“, pišu autori. „Aspergillus niger, ekstremno tolerantna filamentozna gljiva, često se koristi kao model organizma za proučavanje preživljavanja gljivica u ekstremnim sredinama, raste u širokom spektru uslova.
Spore A. niger imaju složenu i gustu prevlaku od melanina koja ih štiti od UV i rendgenskog zračenja. Pronađeni su na Međunarodnoj svemirskoj stanici, što svedoči o njihovoj sposobnosti da izdrže neke opasnosti u svemiru. Iako su zemaljski, naučnici ih mogu koristiti za proučavanje potencijalne nastanjivosti egzoplaneta.
U ovom radu, istraživači su testirali preživljavanje spora A. niger u simuliranim površinskim uslovima PCb i T1c, gde zvezde crvenog patuljaka kupaju planetarne površine snažnim UV i rendgenskim zračenjem.
Istraživači su testirali različite vrste spora A. niger u različitim rastvorima. Jedan je bio divlji soj, jedan mutantni soj modifikovan da proizvodi i izlučuje piomelanin, jedan od melanina od posebnog interesa za naučnike, a treći je bio soj sa nedostatkom melanina. Spore su suspendovane u fiziološkim rastvorima, rastvorima bogatim melaninom ili u kontrolnom rastvoru tokom određenog vremenskog perioda dok su bile izložene različitim količinama rendgenskog i UV zračenja.
Nakon izlaganja, tri tipa spora A. niger su testirani na njihovu preživljavanje i održivost.
Rezultati pokazuju da bi A. niger mogao da preživi okruženja intenzivnog zračenja koja mogu sterilisati površine egzoplaneta crvenih patuljaka. Ne ako je direktno izložen, već ako je ispod samo nekoliko milimetara zemlje ili vode. „Ako ne bi bili oslabljeni, rendgenski zraci iz baklji bi najverovatnije sterilisali površinu svih proučavanih egzoplaneta. Međutim, mikroorganizmi koji su pogodni za preživljavanje ispod površine ne bi bili pod uticajem većine egzogenih izvora zračenja ispod nekoliko milimetara zemlje ili vode“, objašnjavaju istraživači. .
Ono na šta se studija svodi je melanin. Što je više melanina, to je veća stopa preživljavanja za A. niger.
„Eksperimenti izvedeni u ovoj studiji potvrđuju multifunkcionalnu namenu melanina jer su spore A. niger MA93.1 klijale brže i efikasnije u ekstraktu bogatom melaninom u poređenju sa dva kontrolna rastvora“, pišu autori. A. niger MA93.1 je mutantni soj modifikovan da proizvodi i izlučuje melanin.
Za egzoplanete T1e i PCb, istraživanje je obećavajuće za one od nas koji se nadaju nastanjivosti na drugim planetama. Kada je u pitanju UV-C zračenje, značajan deo spora iz uzoraka koji sadrže melanin mogao bi da preživi superbaklje koje pogađaju PCb i T1e, čak i sa vrlo malo atmosferske zaštite. Izloženost rendgenskim zracima bila je slična.
Iako svi volimo da zamišljamo složen život negde drugde u univerzumu, veća je verovatnoća da ćemo naići na svetove koji nisu slični Zemlji. Ako pronađemo život, verovatno će to biti jednostavni organizmi koji pronalaze način da prežive u okruženju koje smatramo marginalnim ili ekstremnim. Pošto su crveni patuljci tako česti, tu ćemo verovatno naći ovaj život.
Ova studija podržava tu ideju.
„Štaviše“, pišu autori u svom zaključku, „rezultati ovog rada pokazali su kako bi A. niger, poput drugih ekstremno tolerantnih i ekstremofilnih organizama, mogao da preživi oštre uslove zračenja na površini nekih M-patuljastih egzoplaneta.“
Melanin igra ključnu ulogu u njihovom potencijalnom opstanku, zaključuju autori. „Pored toga, pokazalo se da su rastvori bogati melaninom veoma korisni za preživljavanje i klijanje spora A. niger, posebno kada se leče visokim dozama UV i rendgenskog zračenja.“
U toku je naučna rasprava o nastanjivosti egzoplaneta crvenog patuljka, pri čemu plamen igra važnu ulogu. Ali ovo istraživanje pokazuje da je možda prerano otpisivati crvene patuljke, a istovremeno rasvetljavati kako se život na Zemlji mogao odvijati.
„Ovi rezultati nude uvid u to kako životni oblici mogu da izdrže štetne događaje i uslove koji preovladavaju na egzoplanetama i kako je melanin možda imao ulogu u nastanku i evoluciji života na Zemlji, a možda i na drugim svetovima.“
