Da li noći imaju svanuća i kod vanzemaljaca

Možda mi spavanje podrazumevamo jer je uobičajeno u našem svetu, ali istraživanja pokazuju da mnoge planete na kojima bi život mogao da se razvije nemaju ciklus obcanice i noći.

Teško je to zamisliti, ali postoje organizmi koji na Zemlji nastanjuju staništa bez svetlosti, duboko pod zemljom ili na dnu mora, što nam pruža sliku o tome kakav bi vanzemaljski život bez cirkadijalnog ritma mogao biti.

U našoj galaksiji postoje milijarde potencijalno nastanjivih planeta. Kako smo došli do ovog broja? Mlečni put ima između 100 milijardi i 400 milijardi zvezda. Sedamdeset odsto njih su sićušni, hladni crveni patuljci, poznati i kao M-patuljci.

Rezultati detaljne studije o egzoplanetama objavljena 2013. godine, procenjuju da 41 odsto zvezda koje su M-patuljci imaju planetu koja kruži u njihovoj takozvanoj zoni Zlatokose, što je udaljenost na kojoj planeta ima odgovarajuću temperaturu da bi mogla da ima vodu u tečnom stanju.

Međutim, ove planete samo imaju potencijal da imaju tečnu vodu. Ne znamo da li na nekoj od njih zaista i ima vode, a još manje života. Tako dolazimo do 28,7 milijardi planeta samo u povoljnim zonama M-patuljaka. Ne uzimaju se u obzir druge vrste zvezda poput našeg Sunca, koje je žuti patuljak.

Stenovite planete koje kruže u nastanjivoj zoni M-patuljaka nazivaju se M-zemlje. One se fundamentalno razlikuju od naše Zemlje. Budući da su M-patuljaste zvezde mnogo hladnije od Sunca, planete moraju biti blizu, što čini gravitaciono privlačenje zvezde na samoj planeti izuzetno snažnim.

Gravitacija zvezde jača je na bližoj stranu planete nego na drugoj strani, stvarajući trenje zbog kojeg se usporava kruženje planete tokom eona sve dok se kretanje i orbita ne sinhronizuju. To znači da je većina M-zemalja verovatno fiksirana u odnosu na njeno sunce, to jest da su u sinhronoj rotaciji, što znači da je jedna hemisfera uvek okrenuta prema suncu, dok je druga uvek okrenuta od njega.

Godina takve planete traje isto koliko i njen dan. Naš Mesec, na primer, je u sinhronoj rotaciji sa Zemljom zbog čega uvek vidimo samo jednu njegovu stranu, a nikada tzv. tamnu stranu Meseca.

Planeta koja je u sinhronoj rotaciji sa zvezdom oko koje kruži može delovati egzotično, ali većina potencijalno nastanjivih planeta je verovatno takva. Naš najbliži planetarni sused, Proksima Kentauri b, poznat i kao Proksima b (nalazi se u sistemu zvezde Alfa Kentauri, koja je udaljena četiri svetlosne godine), verovatno je M-zemlja u sinhronoj rotaciji.

Za razliku od Zemlje, M-zemlje nemaju obdanice, noći niti godišnja doba. Ali život na Zemlji, od bakterija do ljudi, usklađen je cirkadijalnim ritmom koji je uslovljen ciklusom obdanice i noći. Spavanje je najočigledniji primer tog prilagođavanja.

Međutim, cirkadijalni ciklus utiče na biohemiju, telesnu temperaturu, regeneraciju ćelija, ponašanje i još mnogo toga. Na primer, ljudi koji se vakcinišu ujutru razvijaju više antitela od onih koji vakcinu prime tokom poslepodnevnih časova jer se odziv imunog sistema razlikuje tokom dana.

Ne možemo sa sigurnošću reći koliko su periodi neaktivnosti i regeneracije važni za život. Možda bića koja su evoluirala bez cikličnih promena mogu da nastave sa aktivnostima kojima se bave, bez potrebe da se odmaraju.

Kako se živi u mraku na Zemlji

Da bismo dobili neku vrstu potvrde za ovakve pretpostavke, možemo da pogledamo organizme na Zemlji koji žive daleko od dnevne svetlosti, kao što su stanovnici pećina, bića koja nastanjuju morske dubine i mikroorganizme u mračnim sredinama kao što su Zemljina kora i ljudsko telo.

Mnogi ovakvi oblici života imaju bioritmove, sinhronizovane sa stimulusima koji nisu svetlosni. Neke vrste krtica provode ceo život pod zemljom, nikada ne vide Sunce, ali imaju cirkadijalne satove podešene na dnevne i sezonske cikluse u odnosu na temperaturu i padavine.

Školjke i škampi koje žive na velikim dubinama žive u skladu sa okeanskim plimama. Bakterije koje nasatanjuju probavni trakt, odnosno ljudska creva usklađuju se sa fluktuacijama melatonina u svom domaćinu. Melatonin je hormon koji naše telo proizvodi kao odgovor na mrak. Varijacije temperature uzrokovane termalnim otvorima, fluktuacijama vlažnosti i promenama u hemiji životne sredine ili strujama mogu izazvati biooscilacije u organizmima. Ovo nagoveštava da bioritmovi imaju suštinske prednosti.

Nedavna istraživanja pokazuju da bi M-zemlje mogle imati cikluse koji zamenjuju dane i godišnja doba. Da bi mogli da analiziraju ovakve opcije, naučnici su prilagodili klimatske modele da simuliraju uslove na M-zemlji, uključujući našeg suseda Proksimu b.

U ovim simulacijama, čini se da kontrast između dnevne i noćne strane M-zemlje generiše brze udare vetra i atmosferske talase poput onih koji uzrokuju krivudanje mlaznih struja na Zemlji. Ako planeta ima vodu, na strani planete na kojoj je dan verovatno se formiraju gusti oblaci sa mnoštvom munja.

Interakcije između vetrova, atmosferskih talasa i oblaka mogu da utiču na promene u klimi, prouzrokujući redovne cikluse temperature, vlažnosti i padavina. Dužine ovih ciklusa će varirati u zavisnosti od planete i mogu trajati više desetina, pa i stotina zemaljskih dana, ali neće biti povezane sa njenim periodom rotacije. Dokle god zvezda ostaje fiksirana na nebu ovih planeta, okruženje će se menjati.

Možda bi život na M-zemljima kod bića koja bi je nastanjivala doneo evoluciju bioritmova sinhronizovanih sa ovim ciklusima. A ako cirkadijalni sat organizuje unutrašnje biohemijske oscilacije, možda bi morala da ih usklađuje sa tim ciklusima. Ili bi možda evolucija našla neko još čudnije rešenje.

Mogli bismo zamisliti vrste koje žive na strani planete na kojoj je dan kako migriraju na noćnu stranu da bi se odmorile i regenerisale. Bio bi to cirkadijalni sat koji bi bio usmeren na prostor, a ne na vreme.

„Ova pomisao bi trebalo da nas podseti da će, ako život postoji, poništiti pretpostavke za koje nismo znali da imamo. Jedina izvesnost je da će nas iznenaditi“, poručuje Morin Koen, doktor nauka u oblasti ispitivanja klimatskih modela Venere.