Spavaju li vanzemaljci? Možda san uzimate zdravo za gotovo, ali istraživanja pokazuju da mnogi planeti na kojima bi se mogao razviti život nemaju ciklus dana i noći.
Teško je zamisliti, ali postoje organizmi koji žive u zemljinim staništima bez svjetla, duboko pod zemljom ili na dnu mora, koji nam daju ideju kakav bi mogao biti izvanzemaljski život bez cirkadijalnog ritma.
U našoj galaksiji postoje milijarde potencijalno nastanjivih planeta. Kako dolazimo do ovog broja? Mliječna staza ima između 100 milijardi i 400 milijardi zvijezda.
Hladni crveni patuljci, poznati kao M-patuljci
Sedamdeset posto njih su sićušni, hladni crveni patuljci, također poznati kao M-patuljci. Detaljno istraživanje egzoplaneta objavljeno 2013. procjenjuje da 41% M-patuljastih zvijezda ima planetu koja kruži u njihovoj zoni "Zlatokose", udaljenosti na kojoj planeta ima odgovarajuću temperaturu za održavanje tekuće vode.
Međutim, ove planete imaju potencijal samo za ugošćavanje tekuće vode. Još ne znamo ima li neko od njih zapravo vodu, a još manje život. Ipak, to dolazi do 28,7 milijardi planeta samo u zonama Zlatokose M-patuljaka. Ovo čak i ne uzima u obzir druge vrste zvijezda poput našeg žutog Sunca.
Stjenoviti planeti koji kruže u nastanjivoj zoni M-patuljaka nazivaju se M-Zemlje. M-Zemlje se temeljno razlikuju od naše Zemlje. S jedne strane, budući da su M-patuljaste zvijezde puno hladnije od Sunca, one su blizu, što čini gravitacijsku silu zvijezde na planetu neizmjerno jakom.
Gravitacija zvijezde jače povlači bližu stranu planete nego udaljenu stranu, stvarajući trenje koje se opire i usporava vrtnju planete tokom eona dok se vrtnja i orbita ne sinhroniziraju. To znači da je većina M-Zemlji vjerovatno plimno zaključana, što znači da je jedna hemisfera uvijek okrenuta prema suncu, dok je druga uvijek okrenuta u drugu stranu.
Godina plimno zaključanog planeta jednaka je dužini dana. Mjesec je plimno vezan za Zemlju, zbog čega uvijek vidimo samo jedno lice Mjeseca, a nikada njegovu tamnu stranu.
Plimno zatvorena planeta može se činiti egzotičnom, ali većina potencijalno nastanjivih planeta je vjerovatno ovakva. Naš najbliži planetarni susjed, Proxima Centauri b (smješten u sistemu Alpha Centauri udaljen četiri svjetlosne godine), vjerovatno je plimno zaključana M-Zemlja.
Dakle, za razliku od naše Zemlje, M-Zemlje nemaju dana, noći i godišnjih doba. Ali život na Zemlji, od bakterija do ljudi, ima cirkadijalne ritmove usklađene s ciklusom dan-noć.
Spavanje je samo najočitiji od njih. Cirkadijalni ciklus utječe na biohemiju, tjelesnu temperaturu, regeneraciju stanica, ponašanje i još mnogo toga. Na primjer, ljudi koji se vakcinišu ujutro razviju više antitijela od onih koji ih primaju poslijepodne jer se reakcija imunološkog sistema razlikuje tokom dana.
Ne znamo sa sigurnošću koliko su razdoblja neaktivnosti i regeneracije važna za život. Možda bića koja su evoluirala bez cikličkog vremena mogu samo nastaviti brbljati, bez potrebe za odmorom.
Kako bi se uporedile ove špekulacije, mogu se pogledati organizmi na Zemlji koji uspijevaju daleko od dnevnog svjetla, kao što su stanovnici špilja, dubokomorski život i mikroorganizmi u tamnim okruženjima poput Zemljine kore i ljudskog tijela.
Mnogi od tih oblika života imaju bioritmove, sinhronizirane na podražaje koji nisu svjetlost. Goli slepari provode cijeli život pod zemljom, nikada ne videći sunce, ali imaju cirkadijalne satove usklađene s dnevnim i sezonskim ciklusima temperature i padavina. Dubokomorske dagnje i račići s vrućim otvorom sinhroniziraju se s oceanskim plimama.
Bakterije koje žive u ljudskim crijevima sinhroniziraju se s fluktuacijama melatonina u svom domaćinu. Melatonin je hormon koji vaše tijelo proizvodi kao odgovor na mrak.
Varijacije temperature uzrokovane toplinskim otvorima, fluktuacijama vlažnosti i promjenama u hemiji okoliša ili strujama mogu izazvati biooscilacije u organizmima. Ovo upućuje na to da bioritmovi imaju intrinzične prednosti.
Nedavna istraživanja pokazuju da bi M-Zemlje mogle imati cikluse koji zamjenjuju dane i godišnja doba. Kako bi proučavali ovakva pitanja, naučnici su prilagodili klimatske modele kako bi simulirali kako bi izgledao okoliš na M-Zemlji, uključujući našeg susjeda Proxima Centauri b.
Kontrast stvara brze mlazove vjetra i atmosferske valove
U ovim simulacijama, čini se da kontrast između dnevne i noćne strane stvara brze mlazove vjetra i atmosferske valove poput onih koji uzrokuju savijanje i vijuganje Zemljine mlazne struje. Ako planeta ima vode, danju vjerovatno stvara guste oblake pune munja.
Interakcije između vjetrova, atmosferskih valova i oblaka mogu mijenjati klimu između različitih stanja, uzrokujući redovite cikluse temperature, vlažnosti i padavina. Dužine ovih ciklusa varirat će od planeta do nekoliko desetaka do stotina zemaljskih dana, ali neće biti povezane s njegovim periodom rotacije. Dok zvijezda ostaje fiksirana na nebu ovih planeta, okoliš će se mijenjati.
Možda bi život na M-Zemljama razvio bioritmove usklađene s tim ciklusima. Ako cirkadijalni sat organizira unutrašnje biohemijske oscilacije, možda mora. Ili bi možda evolucija pronašla čudnije rješenje.
Mogli bismo zamisliti vrste koje žive na dnevnoj strani planete i migriraju na noćnu stranu kako bi se odmorile i regenerirale. Cirkadijalni sat u prostoru umjesto u vremenu.
Ova bi nas misao trebala podsjetiti da će, ako život postoji vani, poništiti pretpostavke za koje nismo znali da ih imamo. Jedino je sigurno da će nas iznenaditi.
Autorica teksta objavljenog na Science Alertu je Maureen Cohen, postdoktorska naučna saradnica u modeliranju globalne klime Venus, Otvoreni univerzitet.
