Кредит: Pixabay/CC0 Общественное достояние
Спят ли инопланетяне? Вы можете считать сон чем-то само собой разумеющимся, но исследования показывают, что на многих планетах, на которых могла бы возникнуть жизнь, нет смены дня и ночи. Трудно себе представить, но существуют организмы, живущие в лишенных света местах обитания на Земле, глубоко под землей или на дне моря, которые дают нам представление о том, какой может быть инопланетная жизнь без циркадного ритма.
В нашей галактике миллиарды потенциально обитаемых планет. Как мы получаем это число? В Млечном Пути от 100 до 400 миллиардов звезд.
Семьдесят процентов из них — это крошечные, холодные красные карлики, также известные как М-карлики. Подробный обзор экзопланет, опубликованный в 2013 году, показал, что 41% звезд М-карликов имеют планету, вращающуюся в их зоне «Златовласки», на расстоянии, на котором планета имеет подходящую температуру для поддержания жидкой воды.
Однако эти планеты имеют потенциал только для того, чтобы иметь жидкую воду. Мы пока не знаем, есть ли на них вода, не говоря уже о жизни. Тем не менее, это составляет 28,7 миллиарда планет в зонах Златовласки только М-карликов. Это даже не учитывая другие типы звезд, такие как наше собственное желтое солнце.
Каменистые планеты, вращающиеся в обитаемой зоне М-карлика, называются М-Землями. М-Земли отличаются от нашей Земли фундаментальными вещами. Во-первых, поскольку звезды М-карлика намного холоднее Солнца, они расположены близко, что делает гравитационное притяжение звезды к планете чрезвычайно сильным.
Гравитация звезды сильнее тянет ближнюю сторону планеты, чем дальнюю, создавая трение, которое сопротивляется и замедляет вращение планеты на протяжении эонов, пока вращение и орбита не синхронизируются. Это означает, что большинство М-Земель, вероятно, приливно заблокированы, то есть одно полушарие всегда обращено к Солнцу, а другое — от него.
Год планеты, находящейся в приливном захвате, равен ее дню. Луна приливно захвачена Землей, поэтому мы всегда видим только одну сторону Луны и никогда ее темную сторону.
Приливно заблокированная планета может показаться экзотикой, но большинство потенциально обитаемых планет, вероятно, такие. Наш ближайший планетарный сосед, Проксима Центавра b (расположенная в системе Альфа Центавра на расстоянии четырех световых лет), вероятно, является приливно заблокированной М-Землей.
В отличие от нашей Земли, М-Земли не имеют дней, ночей и времен года. Но жизнь на Земле, от бактерий до людей, имеет циркадные ритмы, настроенные на цикл день-ночь.
Сон — это лишь наиболее очевидный из них. Циркадный цикл влияет на биохимию, температуру тела, регенерацию клеток, поведение и многое другое. Например, у людей, которым делают прививки утром, вырабатывается больше антител, чем у тех, кто делает их днем, поскольку реакция иммунной системы меняется в течение дня.
Мы не знаем наверняка, насколько важны для жизни периоды бездеятельности и регенерации. Возможно, существа, которые эволюционировали без циклического времени, могут просто продолжать пыхтеть, не нуждаясь в отдыхе.
Чтобы подкрепить наши предположения, мы можем рассмотреть организмы на Земле, которые процветают вдали от дневного света, например, обитателей пещер, глубоководную жизнь и микроорганизмы в темных средах, таких как земная кора и человеческое тело.
У многих из этих форм жизни есть биоритмы, синхронизированные с другими стимулами, помимо света. Голые землекопы проводят всю свою жизнь под землей, никогда не видя солнца, но у них есть циркадные часы, настроенные 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 организм вырабатывает в ответ на темноту.
Изменения температуры, вызванные термальными источниками, колебаниями влажности и изменениями в химии окружающей среды или течениями, могут вызывать биоколебания в организмах. Это намекает на то, что биоритмы имеют внутренние преимущества.
Недавние исследования показывают, что М-Земли могут иметь циклы, которые заменяют дни и времена года. Для изучения таких вопросов ученые адаптировали климатические модели для имитации того, как будет выглядеть окружающая среда на М-Земле, включая нашего соседа Проксиму Центавра b.
В этих симуляциях контраст между дневной и ночной сторонами, по-видимому, генерирует быстрые струи ветра и атмосферные волны, подобные тем, которые заставляют струйное течение Земли изгибаться и извиваться. Если на планете есть вода, дневная сторона, вероятно, образует густые облака, полные молний.
Взаимодействие между ветрами, атмосферными волнами и облаками может смещать 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 разовьет биоритмы, синхронизированные с этими циклами. Если циркадные часы организуют внутренние биохимические колебания, то, возможно, им придется это сделать.
Или, возможно, эволюция найдет более странное решение. Мы могли бы представить себе 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, она перевернет предположения, о которых мы не знали. Единственное, в чем можно быть уверенным, — это то, что она нас удивит.
Информация от: The Conversation
