Чужі планети можуть опинитися в пастці нескінченного дня або вічної ночі

Інопланетяни сплять? Ви можете сприймати сон як належне, але дослідження показують, що на багатьох планетах, на яких може виникнути життя, немає денного та нічного циклу. Важко уявити, але є організми, що живуть у безпросвітних середовищах існування Землі, глибоко під землею або на дні моря, які дають нам уявлення про те, яким може бути інопланетне життя без циркадного ритму.

У нашій галактиці є мільярди потенційно придатних для життя планет. Як ми прийшли до цього числа? У Чумацькому Шляху від 100 до 400 мільярдів зірок. Сімдесят відсотків із них — крихітні прохолодні червоні карлики, також відомі як М-карлики. Детальне дослідження екзопланет, опубліковане у 2013 році, показало, що 41% зірок M-карликів мають планети, що обертаються в їхній зоні «Золотовласки», відстані, на якій планета має відповідну температуру для підтримки рідкої води.

Проте ці планети мають потенціал лише для розміщення рідкої води. Ми ще не знаємо, чи є в когось із них насправді вода, а тим більше життя. З усім тим, це дорівнює 28,7 мільярдам планет лише в зонах Золотовласки М-карликів. Це навіть не враховуючи інші типи зірок, як наше жовте Сонце.

Скелясті планети, що обертаються в зоні життя М-карлика, називаються М-Землями. М-Землі відрізняються від нашої Землі принципово. По-перше, оскільки М-карликові зірки набагато холодніші за Сонце, вони розташовані близько, що робить гравітаційне тяжіння зірки на планеті надзвичайно сильним.

Гравітація зірки сильніше притягує ближню сторону планети, ніж дальню, створюючи тертя, яке чинить опір і сповільнює обертання планети протягом еонів, доки обертання та орбіта не синхронізуються. Це означає, що більшість М-Землі, ймовірно, припливно заблоковані, коли одна півкуля завжди звернена до сонця, а інша завжди відвернена.

Рік планети з припливно-замкненою довжиною дорівнює її добі. Місяць припливно примикає до Землі, тому ми завжди бачимо лише одну сторону Місяця, а не його темну сторону.

Припливно-замкнена планета може здаватися екзотикою, але більшість потенційно придатних для життя планет, мабуть, такі. Наш найближчий планетарний сусід, Проксима Центавра b (розташована в системі Альфа Центавра на відстані чотирьох світлових років від нас), ймовірно, є приливно замкненою М-Землею.

Отже, на відміну від нашої Землі, М-Землі не мають днів, ночей і пір року. Але життя на Землі, від бактерій до людини, має циркадні ритми, налаштовані на цикл день-ніч.

Сон є лише найочевиднішим із них. Циркадний цикл впливає на біохімію, температуру тіла, регенерацію клітин, поведінку та багато іншого. Наприклад, люди, які отримують щеплення вранці, виробляють більше антитіл, ніж ті, хто робить їх у другій половині дня, оскільки реакція імунної системи змінюється протягом дня.

Ми не знаємо напевно, наскільки важливі для життя періоди бездіяльності та регенерації. Можливо, істоти, які еволюціонували без циклічного часу, можуть просто продовжувати пхати, ніколи не потребуючи відпочинку.

Щоб поінформувати наші припущення, ми можемо поглянути на організми на Землі, які процвітають далеко від денного світла, такі як мешканці печер, глибоководне життя та мікроорганізми в темних середовищах, таких як земна кора та людське тіло.

Багато з цих форм життя дійсно мають біоритми, синхронізовані з подразниками, відмінними від світла. Голі слепи проводять все своє життя під землею, ніколи не бачачи сонця, але вони мають циркадні годинники, налаштовані на добові та сезонні цикли температури й опадів. Глибоководні мідії та гарячі жерлові креветки синхронізуються з океанськими припливами.

Бактерії, що живуть у кишківнику людини, синхронізуються з коливаннями мелатоніну в організмі свого господаря. Мелатонін — це гормон, який виробляє ваше тіло у відповідь на темряву. Перепади температури, викликані тепловими вентиляційними отворами, коливаннями вологості та змінами в хімічному складі навколишнього середовища або течіями, можуть викликати біоколивання в організмах. Це натякає на те, що біоритми мають внутрішні переваги.

Останні дослідження показують, що М-Землі можуть мати цикли, які замінюють дні та пори року. Щоб вивчити подібні питання, вчені адаптували кліматичні моделі для моделювання того, як виглядало б середовище на M-Землі, включно з нашою сусідкою Проксимою Центавра b.

У цих симуляціях контраст між денною та нічною сторонами, здається, породжує швидкі струмені вітру та атмосферні хвилі, подібні до тих, які змушують струменевий потік Землі згинатися та звиватися. Якщо на планеті є вода, вдень, ймовірно, утворюються густі хмари, повні блискавок.

Взаємодія між вітрами, атмосферними хвилями та хмарами може змінювати клімат між різними станами, викликаючи регулярні цикли температури, вологості та кількості опадів. Тривалість цих циклів залежатиме від планети від десятків до сотень земних днів, але вони не будуть пов’язані з періодом її обертання. Поки зірка залишається на небі цих планет, навколишнє середовище буде змінюватися.

Можливо, життя на М-Землях розвине біоритми, синхронізовані з цими циклами. Якщо циркадний годинник організовує внутрішні біохімічні коливання, він, можливо, повинен це зробити.

Або, можливо, еволюція знайшла б більш дивне рішення. Ми могли б уявити види, які живуть на денній стороні планети та мігрують на нічну, щоб відпочити та відновитися. Циркадний годинник у просторі замість часу. Ця думка має нагадувати нам, що якщо життя існує, воно переверне припущення, про які ми не підозрювали. Єдина впевненість у тому, що це нас здивує.