Promieniowanie kosmiczne a życie na egzoplanetach

Kaskady wysokoenergetycznych cząstek tworzą się, gdy promieniowanie kosmiczne uderza w górne części ziemskiej atmosfery. Większość jego cząstek stanowią jądra atomowe – wodoru i helu, ale także pierwiastków cięższych. Choć duża część promieniowania kosmicznego o niższych energiach docierającego do Ziemi pochodzi ze Słońca, pochodzenie tego wysokoenergetycznego jest wciąż nieznane i intensywnie badane. Źródło: Simon Swordy (U. Chicago), NASA

Tajemnicze promieniowanie kosmiczne nieprzerwanie uderza w Ziemię. Dziś naukowcy podejrzewają, że to wysokoenergetyczne promieniowanie może determinować obecność życia na obcych planetach.

Promieniowanie kosmiczne od początków swego odkrycia było przedmiotem szczególnego zainteresowania naukowców. Te naładowane cząstki atomowe przelatują przez ziemską atmosferę niemal z prędkością światła, czasami mają energię niemal sto miliony razy tak dużą, jak cząstki produkowane sztucznie w najsilniejszych akceleratorach na Ziemi. Promieniowanie kosmiczne to najprawdopodobniej jądra atomowe – w większości protony, czyli jądra atomów wodoru.

Gdy takie wysokoenergetyczne promieniowanie zderza się z górnymi partiami atmosfery, generowane są kaskady cząstek pochodnych, w tym mionów, które są – w dużym uproszczeniu – nieco cięższymi wersjami znanych nam na co dzień elektronów. Niektóre z tych cząstek docierają aż do powierzchni naszej planety, a zatem mogą uszkodzić organizmy żywe – zarówno lądowe, jak i wodne. Naukowcy zbadali, jak promienie kosmiczne mogą wpływać na zamieszkiwalność odległych, pozasłonecznych planet. Początkowe założenie było takie, że ogromna ilość odkrytych w ciągu ostatnich dwudziesty lat egzoplanet zwiększa nasze szanse na znalezienie jakichkolwiek form życia poza Ziemią. Szczególnie interesujące okazały się być te planety, które leżą w tak zwanych strefach zamieszkiwalnych wokół swej macierzystej gwiazdy, czyli w takich od niej odległościach, że jej ciepło pozwala ja istnienie na powierzchniach takich planet wody w sanie ciekłym. Domysły te wzięły się stąd, że na Ziemi życie istnieje wszędzie tam, gdzie jest właśnie ciekła woda.

Naukowcy uważają również, że na zamieszkiwalość danej planety wpływa średnia ilość promieniowania, na jakie jest ona wystawiona. Bywa i tak, że planeta może otrzymywać więcej promieniowania kosmicznego z samej galaktyki niż z powierzchni swej macierzystej gwiazdy. A jeśli tego promieniowania jest zbyt wiele, życie w znanej nam postaci nie może na takiej planecie istnieć.

Od czego jednak zależy ilość docierającego na planetę promieniowania? Naukowcy sądzą, że determinują ją da główne czynniki: siła jej pola magnetycznego oraz grubość (a w zasadzie głębokość optyczna) atmosfery. Przykład tego, jak ważne są te wartości, mamy w samym układzie słonecznym. Ziemskie pole magnetyczne odpycha od nas dużą część promieniowania, chroniąc nie tylko nas, ale i inne formy życia. Z kolei Mars ma bardzo słabe pole magnetyczne i atmosferę o wiele cieńszą od ziemskiej, przez co jest szczególnie narażony na promieniowanie. Naukowcy wykonali zatem symulacje różnych przykładów takich planet – od bardzo słabego do bardzo silnego pola i jednocześnie od niemal nie istniejącej aż do ekstremalnie grubej atmosfery. Który czynni jest jednak tym istotniejszym z punktu widzenia utrzymania na planecie życia?

Okazało się, że jest to grubość atmosfery spowijającej planetę. Gdyby więc nawet całkowicie usunąć ziemskie pole magnetyczne, ilość docierającego na powierzchnię promieniowania zwiększyłaby się dwa razy – jest tu wiele, ale miałoby na nas samych niewielki wpływ. Gdy jednak zachować to pole, a silnie zmniejszyć grubość atmosfery, na przykład do jednej dziesiątej, promieniowanie wzrosłoby o wiele silniej, co mogłoby być dla życia na Ziemi naprawdę groźne.

Uważa się też, że obce planety krążące wokół czerwonych karłów są dobrymi obiektami do poszukiwań pozaziemskich form życia, bowiem ich macierzyste gwiazdy są we Wszechświecie bardzo rozpowszechnione – to nawet 80% wszystkich gwiazd. Krążące wokół nich planety mogą też, zdaniem pewnych badaczy, mieć dość słabe pola magnetyczne. Astrobiologowie podejrzewali więc dawniej, że przy tych słabych polach szanse na znalezienie tam obcych form życia są dość niewielkie. Nowe badania zdają się jednak sugerować, że ich obecność i siła nie są aż tak istotne z punktu widzenia życia, jak myślano jeszcze kilka lat temu.

Cały artykuł - Atri, Dimitra, Hariharan, B. Griessmeier, Jean-Mathias, "Galactic cosmic ray induced radiation dose on terrestrial exoplanets", można znaleźć tutaj.



Źródło: Elżbieta Kuligowska | Źródło: space.com

Liczba odsłon: 3023


Uszkodzenia łańcucha DNA na skutek ekspozycji na promieniowanie kosmiczne. Źródło: ExploreMars.