Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, jumlah planet ekstra suria yang ditemui di sekitar jenis M (bintang kerdil merah) telah meningkat dengan banyaknya. Dalam banyak kes, planet-planet yang disahkan ini adalah "seperti Bumi", yang bermaksud bahawa mereka adalah daratan (alias berbatu) dan ukurannya sebanding dengan Bumi. Penemuan ini sangat menarik kerana bintang kerdil merah adalah yang paling biasa di Alam Semesta - merangkumi 85% bintang di Bima Sakti sahaja.
Malangnya, banyak kajian dilakukan akhir-akhir ini yang menunjukkan bahawa planet-planet ini mungkin tidak mempunyai syarat yang diperlukan untuk menyokong kehidupan. Yang terbaru datang dari Universiti Harvard, di mana penyelidik pasca doktoral Manasvi Lingam dan Profesor Abraham Loeb menunjukkan bahawa planet-planet di sekitar bintang jenis-M mungkin tidak mendapat sinaran yang cukup dari bintang mereka untuk fotosintesis berlaku.
Sederhananya, kehidupan di Bumi dianggap telah muncul antara 3,7 dan 4,1 miliar tahun yang lalu (semasa akhir Hadean atau awal Archean Eon), pada saat atmosfer planet akan menjadi toksik bagi kehidupan hari ini. Antara 2,9 hingga 3 miliar tahun yang lalu, bakteria fotosintesis mulai muncul dan mulai memperkaya atmosfera dengan gas oksigen.
Akibatnya, Bumi mengalami apa yang dikenal sebagai "Kejadian Pengoksidaan Hebat" sekitar 2,3 bilion tahun yang lalu. Selama ini, organisma fotosintesis secara beransur-ansur mengubah atmosfer Bumi dari satu yang terdiri terutamanya karbon dioksida dan metana menjadi satu yang terdiri daripada gas nitrogen dan oksigen (~ 78% dan 21%, masing-masing).
Cukup menarik, bentuk fotosintesis lain dipercayai muncul lebih awal daripada fotosintesis klorofil. Ini termasuk fotosintesis retina, yang muncul kira-kira. 2.5 hingga 3.7 bilion tahun yang lalu dan masih wujud dalam persekitaran khusus sehingga kini. Seperti namanya, proses ini bergantung pada retina (sejenis pigmen ungu) untuk menyerap tenaga suria di bahagian kuning-hijau dari spektrum yang dapat dilihat (400 hingga 500 nm).
Terdapat juga fotosintesis anoksigenik (di mana karbon dioksida dan dua molekul air diproses untuk menghasilkan formaldehid, air dan gas oksigen), yang dipercayai mendahului fotosintesis oksigen sepenuhnya. Bagaimana dan kapan pelbagai jenis fotosintesis muncul adalah kunci untuk memahami kapan kehidupan di Bumi bermula. Seperti yang dijelaskan oleh profesor Loeb kepada Space Magazine melalui e-mel:
“‘ Fotosintesis ’bermaksud‘ menyatukan ’(sintesis) dengan cahaya (foto). Ini adalah proses yang digunakan oleh tumbuhan, alga atau bakteria untuk mengubah cahaya matahari menjadi tenaga kimia yang mendorong aktiviti mereka. Tenaga kimia disimpan dalam molekul berasaskan karbon, yang disintesis dari karbon dioksida dan air. Proses ini sering membebaskan oksigen sebagai produk sampingan, yang diperlukan untuk keberadaan kita. Secara keseluruhan, fotosintesis membekalkan semua sebatian organik dan sebahagian besar tenaga yang diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita ketahui di planet Bumi. Fotosintesis muncul pada awal sejarah evolusi Bumi. "
Kajian seperti ini, yang mengkaji peranan yang dimainkan oleh fotosintesis, tidak hanya penting kerana ia membantu kita memahami bagaimana kehidupan muncul di Bumi. Selain itu, mereka juga dapat membantu memberi tahu pemahaman kita tentang apakah kehidupan dapat muncul di planet suria ekstra, dan dalam keadaan apa ini dapat terjadi.
Kajian mereka, bertajuk "Fotosintesis pada planet yang dapat dihuni di sekitar bintang dengan jisim rendah", baru-baru ini muncul dalam talian dan diserahkan kepada Makluman Bulanan Persatuan Astronomi Diraja. Demi kajian mereka, Lingam dan Loeb berusaha untuk mengekang fluks foton bintang-jenis M untuk menentukan apakah fotosintesis mungkin pada planet terestrial yang mengorbit bintang kerdil merah. Seperti yang dinyatakan oleh Loeb:
"Dalam makalah kami, kami menyiasat apakah fotosintesis dapat terjadi pada planet di zon yang dapat dihuni di sekitar bintang dengan jisim rendah. Zon ini didefinisikan sebagai jarak jarak dari bintang di mana suhu permukaan planet memungkinkan adanya air cair dan kimia kehidupan seperti yang kita ketahui. Untuk planet di zon itu, kami mengira fluks ultraviolet (UV) yang menerangi permukaannya sebagai fungsi jisim bintang inangnya. Bintang berjisim rendah lebih sejuk dan menghasilkan lebih sedikit foton UV per jumlah radiasi. "
Selaras dengan penemuan baru-baru ini yang melibatkan bintang kerdil merah, kajian mereka tertumpu pada "Bumi-analog", planet yang mempunyai parameter fizikal asas yang sama dengan Bumi - iaitu jejari, jisim, komposisi, suhu efektif, albedo, dan lain-lain. Sejak had teori fotosintesis di sekitar bintang lain tidak difahami dengan baik, mereka juga berfungsi dengan had yang sama dengan bintang di Bumi - antara 400 hingga 750 nm.
Dari ini, Lingam dan Loeb mengira bahawa bintang jenis M berjisim rendah tidak dapat melebihi fluks UV minimum yang diperlukan untuk memastikan biosfera serupa dengan Bumi. Seperti yang digambarkan oleh Loeb:
"Ini menyiratkan bahawa planet yang dapat dihuni yang ditemui sejak beberapa tahun kebelakangan ini di sekitar bintang kerdil terdekat, Proxima Centauri (bintang terdekat dengan Matahari, 4 tahun cahaya, 0.12 jisim suria, dengan satu planet yang dapat dihuni, Proxima b) dan TRAPPIST-1 ( 40 tahun cahaya, 0.09 jisim suria, dengan tiga planet yang dapat dihuni TRAPPIST-1e, f, g), mungkin tidak mempunyai biosfera seperti Bumi. Secara lebih umum, kajian spektroskopi komposisi atmosfera planet yang melintasi bintang mereka (seperti TRAPPIST-1) tidak mungkin menemui biomarker, seperti oksigen atau ozon, pada tahap yang dapat dikesan. Sekiranya oksigen dijumpai, asalnya kemungkinan bukan biologi. "
Secara semula jadi, ada had analisis semacam ini. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, Lingam dan Loeb menunjukkan bahawa had teori fotosintesis di sekitar bintang lain tidak terkenal. Sehingga kita mengetahui lebih lanjut mengenai keadaan planet dan persekitaran radiasi di sekitar bintang jenis-M, para saintis akan dipaksa untuk menggunakan metrik berdasarkan planet kita sendiri.
Kedua, terdapat juga fakta bahawa bintang jenis M berubah-ubah dan tidak stabil berbanding dengan Matahari kita dan mengalami kemunculan berkala. Memetik kajian lain, Lingam dan Loeb menunjukkan bahawa ini boleh memberi kesan positif dan negatif pada biosfer planet. Singkatnya, suar bintang dapat memberikan sinaran UV tambahan yang akan membantu mencetuskan kimia prebiotik, tetapi juga dapat memudaratkan atmosfer planet.
Walaupun begitu, melarang kajian yang lebih intensif mengenai planet luar angkasa yang mengorbit bintang kerdil merah, saintis terpaksa bergantung pada penilaian teori tentang kemungkinan kehidupan planet ini. Mengenai penemuan yang dikemukakan dalam kajian ini, ini merupakan petunjuk lain bahawa sistem bintang kerdil merah mungkin bukan tempat yang paling mungkin untuk mencari dunia yang dapat dihuni.
Sekiranya benar, penemuan ini juga boleh membawa implikasi drastik dalam Pencarian Kecerdasan Ekstra Terestrial (SETI). "Oleh kerana oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis adalah prasyarat untuk kehidupan yang kompleks seperti manusia di Bumi, ia juga diperlukan agar kecerdasan teknologi dapat berkembang," kata Loeb. "Pada gilirannya, kemunculan yang terakhir membuka kemungkinan mencari kehidupan melalui tanda tangan teknologi seperti isyarat radio atau artifak raksasa."
Buat masa ini, pencarian planet dan kehidupan yang dapat dihuni terus dimaklumkan oleh model teori yang memberitahu kita apa yang harus dicari. Pada masa yang sama, model ini terus didasarkan pada "kehidupan seperti yang kita ketahui" - iaitu menggunakan analog Bumi dan spesies daratan sebagai contoh. Nasib baik, ahli astronomi berharap dapat mempelajari lebih banyak lagi dalam beberapa tahun akan datang berkat pengembangan instrumen generasi akan datang.
Semakin banyak kita belajar mengenai sistem exoplanet, semakin besar kemungkinan kita menentukan sama ada sistem tersebut dapat dihuni atau tidak. Tetapi pada akhirnya, kita tidak akan tahu apa lagi yang harus kita cari sehingga kita benar-benar menjumpainya. Itulah paradoks hebat ketika datang ke Pencarian Kecerdasan Ekstra Terestrial, apatah lagi paradoks hebat lainnya (cari!).
