Чужие планеты могут оказаться в ловушке бесконечного дня или вечной ночи

Спят ли инопланетяне? Вы можете воспринимать сон как нечто само собой разумеющееся, но исследования показывают, что на многих планетах, на которых могла бы возникнуть жизнь, нет дневного и ночного цикла.

Трудно представить, но существуют организмы, живущие в темных местах обитания Земли, глубоко под землей. или на дне моря, что дает нам представление о том, какой может быть инопланетная жизнь без циркадного ритма.

В нашей галактике есть миллиарды потенциально обитаемых планет. Как мы пришли к этому числу? В Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд.

Семьдесят процентов из них — крошечные холодные красные карлики, также известные как М-карлики. Подробное исследование экзопланет, опубликованное в 2013 году, показало, что 41% звезд М-карликов имеют планеты, вращающиеся в зоне «Златовласки» — расстоянии, на котором планета имеет подходящую температуру для поддержания жидкой воды.

Эти данные Однако планеты потенциально могут содержать только жидкую воду. Мы пока не знаем, есть ли на самом деле на каком-либо из них вода, не говоря уже о жизни. Тем не менее, это составляет 28,7 миллиардов планет только в зонах Златовласки только М-карликов. Это даже не учитывая другие типы звезд, такие как наше собственное желтое Солнце.

Скалистые планеты, вращающиеся в обитаемой зоне М-карлика, называются М-Землями. М-Земли фундаментально отличаются от нашей Земли. Во-первых, поскольку звезды М-карликов намного холоднее Солнца, они расположены близко друг к другу, что делает гравитационное притяжение звезды к планете чрезвычайно сильным.

Гравитация звезды сильнее притягивает Солнце. Ближняя сторона планеты превосходит дальнюю, создавая трение, которое сопротивляется и замедляет вращение планеты на протяжении тысячелетий, пока вращение и орбита не синхронизируются. Это означает, что большинство М-Земли, вероятно, заблокированы приливно-отливным путем, то есть одно полушарие всегда обращено к Солнцу, а другое всегда обращено в сторону.

A Год на приливно-зависимой планете имеет такую ​​же продолжительность, как и ее день. Луна приливно-приливно привязана к Земле, поэтому мы всегда видим только одну сторону Луны и никогда не видим ее темную сторону.

Планета, запертая приливами, может показаться экзотической, но большинство потенциально обитаемых планет, вероятно, именно такие. Наша ближайшая планетарная соседка, Проксима Центавра b (расположенная в системе Альфа Центавра в четырех световых годах от нас), вероятно, представляет собой М-Землю, запертую приливами.

В отличие от нашей Земли, М-Земли не имеют дней. , нет ночей и нет времен года. Но жизнь на Земле, от бактерий до человека, имеет циркадные ритмы, настроенные на цикл день-ночь.

Сон — лишь самый очевидный из них. Циркадный цикл влияет на биохимию, температуру тела, регенерацию клеток, поведение и многое другое. Например, у людей, получивших прививки утром, вырабатывается больше антител, чем у тех, кто получил их во второй половине дня, поскольку реакция иммунной системы меняется в течение дня.

Мы не знаем наверняка, насколько важны периоды бездействия. и возрождение относятся к жизни. Возможно, существа, которые эволюционировали без циклического времени, могут просто продолжать пыхтеть, никогда не нуждаясь в отдыхе.

Чтобы подкрепить наши предположения, мы можем посмотреть на организмы на Земле, которые процветают вдали от дневного света, например, пещерные жители, глубоко -морская жизнь и микроорганизмы в темной среде, такой как земная кора и человеческое тело.

Многие из этих форм жизни действительно имеют биоритмы, синхронизированные со стимулами, отличными от света. Голые землекопы проводят всю свою жизнь под землей, никогда не видя солнца, но их циркадные часы настроены на суточные и сезонные циклы температуры и осадков. Глубоководные мидии и креветки из горячих источников синхронизируются с океанскими приливами.

Бактерии, живущие в кишечнике человека, синхронизируются с колебаниями мелатонина в организме хозяина. Мелатонин — это гормон, который ваш организм вырабатывает в ответ на темноту.

Изменения температуры, вызванные термальными источниками, колебания влажности, а также изменения химического состава окружающей среды или течений — все это может вызвать биоколебания в организмах. Это намекает на то, что биоритмы имеют свои преимущества.

Недавние исследования показывают, что М-Земли могут иметь циклы, сменяющие дни и времена года. Чтобы изучить подобные вопросы, ученые адаптировали климатические модели для моделирования того, как будет выглядеть окружающая среда на М-Земле, включая нашу соседку Проксиму Центавра b.

В этих симуляциях контраст между дневной и ночной стороной кажется для создания быстрых струй ветра и атмосферных волн, подобных тем, которые заставляют реактивный поток Земли изгибаться и извиваться. Если на планете есть вода, то на дневной стороне, вероятно, образуются густые облака, полные молний.

Взаимодействие между ветрами, атмосферными волнами и облаками может сдвигать климат между различными состояниями, вызывая регулярные циклы температуры, влажности и осадков. Продолжительность этих циклов будет варьироваться в зависимости от планеты от десятков до сотен земных дней, но они не будут связаны с периодом ее вращения. Пока звезда остается неподвижной на небе этих планет, окружающая среда будет меняться.

Возможно, жизнь на М-Землях будет развиваться по биоритмам, синхронизированным с этими циклами. Если циркадные часы организуют внутренние биохимические колебания, возможно, им придется это сделать.

Или, возможно, эволюция нашла бы более странное решение. Мы могли бы представить виды, которые живут на дневной стороне планеты и мигрируют на ночную сторону, чтобы отдохнуть и восстановиться. Циркадные часы в пространстве, а не во времени.

Эта мысль должна напомнить нам, что, если жизнь существует там, она разрушит предположения, о существовании которых мы даже не подозревали. Единственная уверенность в том, что это нас удивит. Lightbox-basic» alt=»Разговор» width=»1″ height=»1″ Referrerpolicy=»no-referrer-when-downgrade» loading=»lazy»>

Морин Коэн, Постдокторант-исследователь в области моделирования глобального климата Венеры, Открытый университет

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.