최근 몇 년 동안 인근 M 형 (빨간색 왜성) 주위에서 발견 된 태양계 외계 행성의 수가 상당히 증가했습니다. 많은 경우에,이 확인 된 행성들은“지구와 비슷하다”는 것은 지구 (일명 바위)이며 지구와 크기가 비슷하다는 것을 의미합니다. 이 발견은 은하계에서만 별의 85 %를 차지하는 우주에서 붉은 왜성 별이 가장 일반적이기 때문에 특히 흥미로웠다.
불행히도,이 행성들이 생명을 유지하는 데 필요한 조건을 가지고 있지 않을 수 있음을 나타내는 수많은 연구가 최근에 수행되었습니다. 최신 연구는 하버드 대학교 (Harvard University)에서 나온다. 박사 후 연구원 인 Manasvi Lingam과 Abraham Loeb 교수는 M 형 별 주위의 행성이 별에서 충분한 방사선을 얻지 못해 광합성이 일어나지 않을 수 있음을 보여준다.
간단히 말해, 지구의 생명체는 오늘날 지구의 대기가 생명체에 독성이 있었을 때, 33 년에서 41 억 년 전에 (하디드 후기 나 아 케온 초기에) 생겨난 것으로 생각됩니다. 29 억에서 30 억년 전에 광합성 박테리아가 나타나기 시작하여 산소 가스로 대기를 풍성하게하기 시작했습니다.
그 결과 지구는 약 23 억 년 전에“위대한 산화 사건”이라고 알려진 것을 경험했습니다. 이 기간 동안 광합성 유기체는 주로 이산화탄소와 메탄으로 구성된 대기에서 질소와 산소 가스로 구성된 대기 (각각 78 %와 21 %)로 지구 대기를 점진적으로 전환했습니다.
흥미롭게도, 다른 형태의 광합성은 엽록소 광합성보다 훨씬 빨리 나온 것으로 생각됩니다. 여기에는 ca. 25-37 억 년 전에 오늘날에도 여전히 제한된 틈새 환경에 존재합니다. 이름에서 알 수 있듯이이 과정은 망막 (보라색 안료의 일종)에 의존하여 가시 스펙트럼 (400 ~ 500nm)의 황록색 부분에서 태양 에너지를 흡수합니다.
또한 산소 성 광합성 이전의 것으로 여겨지는 산소 성 광합성 (이산화탄소와 2 개의 물 분자가 포름 알데히드, 물 및 산소 가스를 생성하도록 처리됨)이 있습니다. 서로 다른 유형의 광합성이 어떻게 그리고 언제 발생했는지는 지구의 생명이 언제 시작되었는지 이해하는 데 중요합니다. Loeb 교수는 Space Magazine에 이메일을 통해 설명했습니다.
“광합성 (Photosynthesis)”이란 빛 (사진)으로‘함께 놓기 (합성)’를 의미합니다. 식물, 조류 또는 박테리아가 햇빛을 화학 에너지로 변환하여 활동에 연료를 공급하는 과정입니다. 화학 에너지는 이산화탄소와 물에서 합성 된 탄소 기반 분자에 저장됩니다. 이 과정은 종종 부산물로서 산소를 방출하는데, 이는 우리의 존재에 필요합니다. 전반적으로, 광합성은 우리가 지구상에서 알듯이 생명에 필요한 모든 유기 화합물과 대부분의 에너지를 공급합니다. 지구의 진화 역사에서 광합성이 비교적 일찍 일어났습니다.”
광합성의 역할을 조사하는 이와 같은 연구는 지구에서 생명체가 어떻게 출현했는지 이해하는 데 도움이되기 때문에 중요하지 않습니다. 또한 그들은 태양이 아닌 행성에서 생명체가 출현 할 수 있는지 여부와 이것이 일어날 수있는 조건에 대한 이해를 도울 수 있습니다.
"저 질량 별 주변의 거주 가능한 행성에 대한 광합성"이라는 제목의 연구는 최근에 온라인으로 게재되어 왕립 천문 학회 월간 통지. Lingam과 Loeb는 연구를 위해 M 형 별의 광자 속을 제한하여 적색 왜성 별을 공전하는 지구 행성에서 광합성이 가능한지 결정하려고 노력했다. 로브가 말했듯이 :
“우리 논문에서 우리는 낮은 질량의 별 주변 거주 지역의 행성에서 광합성이 일어날 수 있는지 조사했습니다. 이 영역은 행성의 표면 온도가 액체 물의 존재와 우리가 알고있는 생명의 화학을 허용하는 별과의 거리 범위로 정의됩니다. 그 지역에있는 행성들에 대해, 우리는 그들의 호스트 스타 질량의 함수로서 표면을 비추는 자외선 (UV) 플럭스를 계산했습니다. 질량이 적은 별은 더 시원하고 방사선 량당 UV 광자가 적습니다.”
적색 왜성에 관한 최근의 발견과 일치하게, 그들의 연구는 지구와 같은 기본 물리적 매개 변수를 가진 행성 인 지구 (Earth-analogs), 즉 반경, 질량, 구성, 유효 온도, 알베도 등에 중점을 두었습니다. 광합성의 이론적 한계 이후 다른 별 주위는 잘 이해되지 않았으며, 지구와 동일한 한계 (400 ~ 750nm)로 작동했습니다.
이를 통해 Lingam과 Loeb는 저 질량 M 형 별이 지구와 유사한 생물권을 보장하는 데 필요한 최소 UV 플럭스를 초과 할 수 없을 것이라고 계산했습니다. 로브가 설명했듯이 :
“이것은 지난 몇 년 동안 인근 난쟁이 별 Proxima Centauri (태양에 가장 가까운 별, 4 광년 떨어져, 0.12 태양 질량, 1 개의 거주 가능한 행성 Proxima b)와 TRAPPIST-1 ( 40 광년 떨어져, 0.09 태양 질량, 3 개의 거주 가능한 행성 TRAPPIST-1e, f, g)과 함께 아마도 지구와 같은 생물권이 없을 것입니다. 보다 일반적으로, 별을 통과하는 행성의 대기 조성에 대한 분광학 연구 (TRAPIST-1과 같은)는 감지 가능한 수준에서 산소 나 오존과 같은 바이오 마커를 찾지 못할 것입니다. 산소가 발견되면 그 기원은 비 생물학적 일 가능성이 높습니다.”
당연히 이런 종류의 분석에는 한계가 있습니다. 앞서 언급했듯이 Lingam과 Loeb는 다른 별 주변의 광합성의 이론적 한계는 잘 알려져 있지 않음을 나타냅니다. M- 별 별 주변의 행성 환경과 방사능 환경에 대해 더 많이 배울 때까지 과학자들은 자신의 행성을 기반으로하는 지표를 사용해야합니다.
둘째, M 형 별은 태양에 비해 가변적이고 불안정하며 주기적으로 플레어가 발생한다는 사실도 있습니다. Lingam과 Loeb은 다른 연구를 인용하면 지구의 생물권에 긍정적 인 영향과 부정적인 영향을 줄 수 있다고 밝혔다. 요컨대, 항성 플레어는 추가의 UV 방사선을 제공하여 전생 생물 화학을 유발하는 데 도움을 줄 수 있지만 지구의 대기에 유해 할 수도 있습니다.
그럼에도 불구하고, 적색 왜성 궤도를 도는 태양계 외계 행성에 대한 더 집중적 인 연구를 제외하고, 과학자들은이 행성에서 생명체가 얼마나 될지에 대한 이론적 평가에 의존해야한다. 이 연구에서 제시된 연구 결과에 따르면, 그들은 적색 왜성 스타 시스템이 거주 할 수있는 세계를 찾을 가능성이 가장 낮을 수도 있다는 또 다른 증거입니다.
사실 인 경우, 이러한 결과는 SETI (Extra-Terrestrial Intelligence) 검색에도 큰 영향을 줄 수 있습니다. Loeb는“광합성에 의해 생성 된 산소는 지구상의 인간과 같은 복잡한 생명체의 전제 조건이기 때문에 기술 지능이 진화하는 데 필요하다”고 말했다. "후자의 출현은 무선 신호 또는 거대한 인공물과 같은 기술적 인 서명을 통해 생명을 찾을 가능성을 열어줍니다."
현재, 거주 할 수있는 행성과 생명에 대한 탐색은 무엇을 찾아야하는지 알려주는 이론적 모델에 의해 계속 알려지고 있습니다. 동시에,이 모델들은 계속해서 "우리가 알고있는 삶"을 기반으로합니다. 즉 지구-아날로그와 지상 종을 예로 사용합니다. 다행히 천문학 자들은 차세대 계측기의 개발 덕분에 앞으로 더 많은 것을 배울 것으로 기대합니다.
외계 행성 시스템에 대해 더 많이 배울수록 거주 가능 여부를 결정할 가능성이 높아집니다. 그러나 결국 우리는 실제로 찾을 때까지 무엇을 찾아야할지 알 수 없습니다. 그것은 다른 위대한 역설을 언급하는 것은 말할 것도없고, 외계 지성 검색에 있어서도 위대한 역설이다.
