Imamo li planetarnu pristranost kada je u pitanju razumijevanje gdje se život može nastati? Sasvim je prirodno da to činimo. Uostalom, nalazimo se na jednom smo planetu gdje živimo.
Međutim, planeti možda nisu potrebni za život, a par naučnika iz Škotske i SAD-a pozivaju nas da preispitamo tu ideju.
Koncentrirani smo na planete kao staništa za život jer ispunjavaju uvjete potrebne za opstanak života. Tekuća voda, odgovarajuća temperatura i pritisak za održavanje u tekućem stanju te zaštita od štetnog zračenja primarni su zahtjevi za fotosintetski život.
Ali što ako drugi okoliši, čak i oni koje održavaju sami organizmi, također mogu pružiti ove potrebe?
U novom istraživanju objavljenom u časopisu Astrobiology, istraživači ističu da ekosustavi mogu stvoriti i održavati uvjete potrebne za vlastiti opstanak bez potrebe za planetom.
Rad je naslovljen "Samoodrživa životna staništa u vanzemaljskim okruženjima". Autori su Robin Wordsworth, profesor znanosti o Zemlji i planetu na Harvardu, i Charles Cockell, profesor astrobiologije na Fakultetu fizike i astronomije na Sveučilištu u Edinburghu.
"Standardne definicije nastanjivosti pretpostavljaju da život zahtijeva prisutnost planetarnih gravitacijskih izvora za stabilizaciju tekuće vode i reguliranje površinske temperature", pišu. "Ovdje se procjenjuju posljedice opuštanja ove pretpostavke."
Wordsworth i Cockell pišu da biološki generirane barijere i strukture mogu oponašati planetarne uvjete koji omogućuju život bez planeta. Oni mogu propuštati svjetlo za fotosintezu dok blokiraju UV svjetlo. Oni također mogu spriječiti gubitak hlapljivih tvari dok su u vakuumu i održavati temperaturu i raspon tlaka potreban da voda ostane u tekućem stanju.
"Biološki generirane barijere sposobne prenositi vidljivo zračenje, blokirati ultraljubičasto zračenje i održavati temperaturne gradijente od 25-100 K i razlike tlaka od 10 kPa u odnosu na vakuum svemira, mogu omogućiti nastanjive uvjete između 1 i 5 astronomskih jedinica u Sunčevom sustavu", rekli su. pisati.
"Da bismo razumjeli ograničenja života izvan Zemlje, možemo započeti pregledom zašto je naš matični planet uopće dobro stanište za život", pišu autori.
Zemlja ne samo osigurava tekuću vodu i zaštitu od zračenja. To je cijeli sustav sa slojevima međusobno povezane složenosti.
Površina planeta izložena je lako dostupnom izvoru energije sa Sunca koji pokreće cijelu biosferu. Elementi koje smatramo bitnima za život dostupni su, iako ponekad ograničeni: ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor i sumpor. Kruže kroz biosferu putem vulkanizma i tektonike ploča i ponovno postaju dostupni.
Zemlja također oksidira u atmosferi i na površini, a reducira se u drugim regijama poput sedimenata i dubokog podzemlja. To omogućuje "iskorištavanje redoks gradijenata u metaboličke svrhe", objašnjavaju autori.
Ti uvjeti drugdje ne postoje. Astrobiologija cilja na smrznute mjesece Sunčevog sustava zbog njihovih toplih, slanih oceana. Ali imaju li cikluse hranjivih tvari?
Objekti male mase u vanjskom Sunčevom sustavu imaju veliku površinu, ali je Sunčeva energija slaba. Malo je vjerovatno da će moći zadržati svoju atmosferu, tako da su tačan pritisak i temperatura za tekuću vodu izvan dosega. Također su nezaštićeni od UV zračenja i kozmičkih zraka.
"Da bi opstao izvan Zemlje", pišu autori, "svaki živi organizam mora se modificirati ili prilagoditi svom okolišu dovoljno da prevlada te izazove."
Autori pišu da biološki materijali ovdje na Zemlji to već mogu. Vjerovatno je da bi ekosustavi mogli razviti uvjete za vlastiti opstanak, a ako fotosintetski život to može učiniti u vakuumu svemira, mogli bismo i mi. To bi bila velika korist za ljudsko istraživanje svemira.
Počinje s vodom, a kada je riječ o tekućoj vodi, naučnici se pozivaju na njenu trostruku točku. Trojna tačka je termodinamička referentna točka koja objašnjava fazne prijelaze i kako se voda ponaša pod različitim tlakovima i temperaturama.
"Minimalni pritisak potreban za održavanje tekuće vode je trojna tačka: 611,6 Pa na 0°C (273 K)", objašnjavaju istraživači. Taj broj raste na nekoliko kPa između 15 do 25 Celzija.
Cijanobakterije mogu rasti uz pritisak zraka od 10 kPa, sve dok su svjetlost, temperatura i pH u odgovarajućim rasponima. Pitanje je stvaraju li neka živa bića za koja znamo stvaraju zidove koji mogu održavati 10 kPa?
"Razlike unutrašnjeg pritiska od reda 10 kPa lako se održavaju biološkim materijalima i zapravo su uobičajene u makroskopskim organizmima na Zemlji", pišu autori. "Porast krvnog pritiska od glave do stopala čovjeka visokog 1,5 m iznosi oko 15 kPa."
Morske alge također mogu izdržati unutarnje pritiske lebdećih nodula od 15-25 kPa otpuštanjem CO2 iz fotosinteze.
Temperatura je sljedeći faktor koji treba uzeti u obzir kada je riječ o tekućoj vodi. Zemlja održava svoju temperaturu kroz atmosferski efekt staklenika. Ali mala stjenovita tijela, na primjer, vjerovatno neće to ponoviti.
"Stoga, biološki stvoreno stanište mora postići isti učinak putem fizike čvrstog stanja", pišu autori.
Dolazna i odlazna energija moraju biti uravnotežene, a neki organizmi na Zemlji evoluirali su da održavaju tu ravnotežu.
"Saharski srebrni mravi, na primjer, razvili su sposobnost da poboljšaju i svoju površinsku reflektivnost u blizini infracrvenog zračenja i svoju toplinsku emisivnost, što im omogućuje da prežive na temperaturama okoline iznad raspona svih drugih poznatih člankonožaca", pišu Wordsworth i Cockell. Omogućuje im da prežive tražeći hranu na dnevnoj vrućini kada se predatori moraju držati podalje od sunca.
