Obce światy mogą nie mieć nocy i dnia. Jak zmieniłoby to ewolucję?

Zdjęcie: Getty Images

Czy kosmici śpią? Sen uważa się za coś oczywistego, ale badania sugerują, że wiele planet, na których może rozwinąć się życie, nie ma cyklu dzień-noc. Trudno to sobie wyobrazić, ale istnieją organizmy żyjące w pozbawionych światła siedliskach, głęboko pod ziemią lub na dnie morza, które dają nam wyobrażenie o tym, jak może wyglądać życie obcych bez rytmu dobowego.

W naszej galaktyce istnieją miliardy potencjalnie nadających się do zamieszkania planet. Jak doszliśmy do tej liczby? W Drodze Mlecznej znajduje się od 100 do 400 miliardów gwiazd.

Siedemdziesiąt procent z nich to maleńkie, chłodne czerwone karły, znane jako karły typu M. W szczegółowym badaniu egzoplanet opublikowanym w 2013 r. oszacowano, że 41% gwiazd karłowatych typu M ma planetę krążącą w strefie „Złotowłosej”, czyli w odległości, w której planeta ma odpowiednią temperaturę do podtrzymywania wody w stanie ciekłym.

Jednakże te planety mają jedynie potencjał do utrzymywania wody w stanie ciekłym. Nie wiemy jeszcze, czy którakolwiek z nich rzeczywiście ma wodę, a tym bardziej życie. Mimo to, daje to 28,7 miliarda planet w eksosferze samych karłów typu M. Nie uwzględnia to nawet innych typów gwiazd, takich jak nasze żółte Słońce.

Planety skaliste orbitujące w strefie zamieszkiwalnej karła typu M nazywane są M-Ziemiami. M-Ziemie różnią się od naszej Ziemi w fundamentalny sposób. Po pierwsze, ponieważ gwiazdy karłowate typu M są znacznie chłodniejsze niż Słońce, znajdują się one blisko siebie, co sprawia, że przyciąganie grawitacyjne gwiazdy do planety jest niezwykle silne.

Zdjęcie: Getty Images

Na Ziemii, efekt światła słonecznego zanika wraz z zagłębieniem się w głąb oceanu – mimo to czarne głębiny podtrzymują wiele form życia.

Grawitacja gwiazdy działa silniej na bliższą stronę planety niż na dalszą, tworząc tarcie, które przeciwdziała i spowalnia obrót planety przez eony, aż obrót i orbita zostaną zsynchronizowane. Oznacza to, że większość M-Ziemi jest prawdopodobnie zablokowana równomiernie, co oznacza, że jedna półkula jest zawsze zwrócona w stronę Słońca, podczas gdy druga jest zawsze odwrócona.

Rok planety zablokowanej równomiernie jest tej samej długości co jej dzień. Księżyc jest sprzężony z Ziemią, dlatego zawsze widzimy tylko jedną stronę Księżyca, ale nigdy jego drugiej.

Zablokowana równomiernie planeta może wydawać się egzotyczna, ale większość potencjalnie nadających się do zamieszkania planet tak prawdopodobnie wygląda. Nasza najbliższa planetarna sąsiadka, Proxima Centauri b (znajdująca się w układzie Alfa Centauri w odległości czterech lat świetlnych), jest prawdopodobnie M-Ziemią.

W przeciwieństwie do naszej Ziemi, planety typu M nie mają dni, nocy ani pór roku. Mimo to, życie na Ziemi, od bakterii po ludzi, ma rytmy okołodobowe dostosowane do cyklu dzień-noc.

Sen jest tylko najbardziej oczywistym z nich. Cykl okołodobowy wpływa na biochemię, temperaturę ciała, regenerację komórek, zachowanie i wiele więcej. Na przykład osoby, które otrzymują szczepionki rano, wytwarzają więcej przeciwciał niż te, które otrzymują je po południu, ponieważ reakcja układu odpornościowego zmienia się w ciągu dnia.

„Wahania temperatury powodowane przez otwory termiczne, wahania wilgotności i zmiany w chemii środowiska lub prądach mogą wywoływać bio-oscylacje w organizmach”

Nie wiemy na pewno, jak ważne są okresy bezczynności układu odpornościowego. Być może istoty, które wyewoluowały bez czasu cyklicznego, mogą po prostu kontynuować pracę, nigdy nie potrzebując odpoczynku.

Aby uzyskać informacje na temat naszych spekulacji, możemy przyjrzeć się organizmom na Ziemi, które rozwijają się z dala od światła dziennego, takim jak mieszkańcy jaskiń, życie w głębinach morskich i mikroorganizmy w ciemnych środowiskach, takich jak skorupa ziemska i ludzkie ciało.

Wiele z tych form życia posiada biorytmy, zsynchronizowane z bodźcami innymi niż światło. Nagie szczury kretowe spędzają całe swoje życie pod ziemią, nigdy nie widząc Słońca, ale mają zegary dobowe dostosowane do dziennych i sezonowych cykli temperatury i opadów deszczu. Małże głębinowe i krewetki z rodziny Alvinocarididae są zsynchronizowane z pływami oceanicznymi.

Zdjęcie: Getty Images

Uważa się, że najbliższa podobna do Ziemi planeta, Proxima Centauri b, jest równomiernie zablokowaną M-Ziemią, co może wpływać na różne dni i noce

Bakterie żyjące w ludzkich jelitach synchronizują się z wahaniami melatoniny u swojego żywiciela. Melatonina to hormon wytwarzany przez organizm w odpowiedzi na ciemność.

Wahania temperatury spowodowane przez otwory termiczne, wahania wilgotności i zmiany w chemii środowiska lub prądach mogą wywoływać bio-oscylacje u organizmów. Sugeruje to, że biorytmy mają wewnętrzne korzyści.

Ostatnie badania pokazują, że M-Ziemia może mieć cykle, które zastępują dni i pory roku. Aby zbadać takie kwestie, naukowcy dostosowali modele klimatyczne do symulacji tego, jak wyglądałoby środowisko na M-Ziemi, w tym naszej sąsiadce Proximie Centauri b.

„Podczas gdy gwiazda pozostaje nieruchoma na niebie tych planet, środowisko będzie się zmieniać”

W tych symulacjach kontrast między stroną dzienną i nocną M-Ziemi wydaje się generować gwałtowne strumienie wiatru i fale atmosferyczne, takie jak te, które powodują, że ziemski strumień odrzutowy wygina się i meandruje. Jeśli planeta zawiera wodę, strona dzienna prawdopodobnie tworzy gęste chmury pełne błyskawic.

Interakcje między wiatrami, falami atmosferycznymi i chmurami mogą zmieniać klimat między różnymi stanami, powodując regularne cykle temperatury, wilgotności i opadów. Długość tych cykli będzie się różnić w zależności od planety, od dziesiątek do setek dni ziemskich, ale nie będą one związane z jej okresem rotacji. Podczas gdy gwiazda pozostaje nieruchoma na niebie tych planet, środowisko będzie się zmieniać.

Być może życie na M-Ziemi wyewoluowałoby biorytmy zsynchronizowane z tymi cyklami. Jeśli zegar okołodobowy organizuje wewnętrzne oscylacje biochemiczne, może być do tego zmuszony.

A może ewolucja znalazłaby dziwniejsze rozwiązanie. Moglibyśmy wyobrazić sobie gatunki, które żyją po dziennej stronie planety i migrują na nocną stronę, aby odpocząć i zregenerować siły. Zegar dobowy w przestrzeni zamiast w czasie.

Ta myśl powinna nam przypominać, że jeśli życie tam istnieje, obali ono założenia, o których istnieniu nie mieliśmy pojęcia. Jedyną pewnością jest to, że nas zaskoczy.