De opwinding over exoplaneten schoot omhoog toen er rotsachtige aardachtige planeten werden ontdekt in de bewoonbare zone van enkele van onze dichtstbijzijnde sterren - totdat de hoop op leven werd verpletterd door de hoge stralingsniveaus die die werelden bombardeerden.

Proxima-b, slechts 4,24 lichtjaar verwijderd, ontvangt 250 keer meer röntgenstraling dan de aarde en kan dodelijke niveaus van ultraviolette straling op het oppervlak ervaren. Hoe kon het leven zo'n bombardement overleven? Astronomen van de Cornell University zeggen dat het leven dit soort felle straling al heeft overleefd. en ze hebben bewijs:jij.

Lisa Kaltenegger en Jack O'Malley-James pleiten in een nieuwe krant, gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Kaltenegger is universitair hoofddocent astronomie en directeur van Cornell's Carl Sagan Institute, waar O'Malley-James een onderzoeksmedewerker is.

Al het leven op aarde is tegenwoordig geëvolueerd van wezens die gedijden tijdens een nog grotere aanval van UV-straling dan Proxima-b, en andere nabijgelegen exoplaneten, momenteel doorstaan. De aarde van 4 miljard jaar geleden was een chaotische, bestraald, hete bende. Maar ondanks dit, het leven kreeg op de een of andere manier een houvast en breidde zich toen uit.

Hetzelfde zou op dit moment kunnen gebeuren op enkele van de dichtstbijzijnde exoplaneten, volgens Kaltenegger en O'Malley-James. De onderzoekers modelleerden de oppervlakte-UV-omgevingen van de vier exoplaneten die het dichtst bij de aarde staan ​​en potentieel bewoonbaar zijn:Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b en LHS-1140b.

Deze planeten draaien om kleine rode dwergsterren die, in tegenstelling tot onze zon, vaak opvlammen, hun planeten baden in hoogenergetische UV-straling. Hoewel het niet precies bekend is welke omstandigheden er heersen op het oppervlak van de planeten die rond deze opflakkerende sterren draaien, het is bekend dat dergelijke fakkels biologisch schadelijk zijn en erosie kunnen veroorzaken in planetaire atmosferen. Hoge stralingsniveaus zorgen ervoor dat biologische moleculen zoals nucleïnezuren muteren of zelfs uitschakelen.

O'Malley-James en Kaltenegger modelleerden verschillende atmosferische composities, van die vergelijkbaar met de huidige aarde tot "geërodeerde" en "anoxische" atmosferen - die met zeer dunne atmosferen die UV-straling niet goed blokkeren en die zonder de bescherming van ozon, respectievelijk. De modellen laten zien dat naarmate de atmosfeer dunner wordt en de ozonconcentraties afnemen, meer hoogenergetische UV-straling bereikt de grond. De onderzoekers vergeleken de modellen met de geschiedenis van de aarde, van bijna 4 miljard jaar geleden tot vandaag.

Hoewel de gemodelleerde planeten een hogere UV-straling ontvangen dan die van onze eigen zon vandaag, dit is aanzienlijk lager dan wat de aarde 3,9 miljard jaar geleden ontving.

"Aangezien de vroege aarde bewoond was, ’ schreven de onderzoekers, "We laten zien dat UV-straling geen beperkende factor mag zijn voor de bewoonbaarheid van planeten die om M-sterren draaien. Onze dichtste buurwerelden blijven intrigerende doelen voor de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel."

Een tegenovergestelde vraag rijst voor planeten die rond inactieve M-sterren draaien en waarop de stralingsflux bijzonder laag is:vereist de evolutie van het leven de hoge stralingsniveaus van de vroege aarde?

Om de potentiële bewoonbaarheid van werelden met verschillende snelheden van stralingsinstroom te beoordelen, de onderzoekers beoordeelden de sterftecijfers bij verschillende UV-golflengten van de extremofiele Deinococcus radiodurans, een van de meest stralingsbestendige organismen die we kennen.

Niet alle golflengten van UV-straling zijn even schadelijk voor biologische moleculen:schrijf de onderzoekers, "een dosis UV-straling van 360 [nanometer] zou drie orden van grootte hoger moeten zijn dan een dosis straling van 260 [nanometer] om vergelijkbare sterftecijfers in een populatie van dit organisme te produceren."

Veel organismen op aarde passen overlevingsstrategieën toe, waaronder beschermende pigmenten, biofluorescentie, en leven onder de grond, water of steen – om te gaan met hoge stralingsniveaus die door het leven op andere werelden kunnen worden nagebootst, merken de onderzoekers op. Ondergronds leven zou moeilijker te vinden zijn op verre planeten zonder het soort atmosferische biosignaturen die telescopen kunnen detecteren.

"De geschiedenis van het leven op aarde biedt ons een schat aan informatie over hoe biologie de uitdagingen kan overwinnen van omgevingen die we als vijandig zouden beschouwen, ' zei O'Malley-James.

Kaltenegger zei:"Ons onderzoek toont aan dat in de zoektocht naar leven op andere werelden, onze dichtstbijzijnde werelden zijn fascinerende doelen om te verkennen."