रेड ड्वार्फ स्टार्स के आस-पास रहने वाले ग्रहों को प्लांट लाइफ को सपोर्ट करने के लिए पर्याप्त फोटोज नहीं मिल सकते हैं

हाल के वर्षों में, एम-प्रकार (लाल बौना सितारों) के आसपास खोजे गए अतिरिक्त-सौर ग्रहों की संख्या में काफी वृद्धि हुई है। कई मामलों में, इन पुष्ट ग्रहों को "पृथ्वी जैसा" कहा गया है, जिसका अर्थ है कि वे स्थलीय (उर्फ चट्टानी) हैं और पृथ्वी के आकार में तुलनीय हैं। ये पाया गया है कि विशेष रूप से रोमांचक है क्योंकि लाल बौने सितारे ब्रह्मांड में सबसे आम हैं - अकेले मिलन वे में 85% सितारों के लिए लेखांकन।

दुर्भाग्य से, कई अध्ययनों को देर से आयोजित किया गया है जो दर्शाता है कि इन ग्रहों में जीवन का समर्थन करने के लिए आवश्यक शर्तें नहीं हो सकती हैं। नवीनतम हार्वर्ड विश्वविद्यालय से आता है, जहां पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता मनसवी लिंगम और प्रोफेसर अब्राहम लोएब प्रदर्शित करते हैं कि एम-प्रकार के सितारों के आसपास के ग्रहों को प्रकाश संश्लेषण के लिए अपने तारों से पर्याप्त विकिरण नहीं मिल सकता है।

सीधे शब्दों में कहें, तो पृथ्वी पर जीवन 3.7 से 4.1 बिलियन साल पहले (देर से हडियन या अर्ली ईऑन के दौरान) के बीच उभरा हुआ माना जाता है, उस समय जब ग्रह का वायुमंडल आज जीवन के लिए विषाक्त हो गया होगा। 2.9 से 3 बिलियन साल पहले, प्रकाश संश्लेषण बैक्टीरिया दिखाई देने लगे और ऑक्सीजन गैस के साथ वातावरण को समृद्ध करने लगे।

नतीजतन, पृथ्वी ने अनुभव किया कि लगभग 2.3 बिलियन साल पहले "महान ऑक्सीकरण घटना" के रूप में क्या जाना जाता है। इस समय के दौरान, प्रकाश संश्लेषक जीवों ने धीरे-धीरे पृथ्वी के वायुमंडल को एक मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन गैस (क्रमशः 78% और 21%) से बना एक में बदल दिया।

माना जाता है कि प्रकाश संश्लेषण के अन्य रूपों को क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण की तुलना में जल्द ही उभरा जाता है। इनमें रेटिना फोटोसिंथेसिस शामिल हैं, जो सीए के रूप में उभरा। 2.5 से 3.7 बिलियन साल पहले और आज भी सीमित आला वातावरण में मौजूद है। जैसा कि नाम से पता चलता है, यह प्रक्रिया दृश्य स्पेक्ट्रम (400 से 500 एनएम) के पीले-हरे हिस्से में सौर ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए रेटिनाल (बैंगनी रंग का एक प्रकार) पर निर्भर करती है।

इसमें आक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण भी होता है (जहां कार्बन डाइऑक्साइड और दो पानी के अणुओं को फॉर्मलाडेहाइड, पानी और ऑक्सीजन गैस बनाने के लिए संसाधित किया जाता है), जो माना जाता है कि यह पूरी तरह से ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण से पहले है। कैसे और कब विभिन्न प्रकार के प्रकाश संश्लेषण सामने आए, यह समझना महत्वपूर्ण है कि पृथ्वी पर जीवन कब शुरू हुआ। जैसा कि प्रोफेसर लोएब ने ईमेल के माध्यम से अंतरिक्ष पत्रिका को समझाया:

"“ प्रकाश संश्लेषण 'का अर्थ है' प्रकाश (फोटो) द्वारा 'एक साथ' (संश्लेषण) लगाना। यह पौधों, शैवाल या बैक्टीरिया द्वारा उपयोग की जाने वाली एक प्रक्रिया है जो सूर्य की रोशनी को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है जो उनकी गतिविधियों को बढ़ावा देती है। रासायनिक ऊर्जा कार्बन-आधारित अणुओं में संग्रहीत होती है, जो कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से संश्लेषित होती हैं। यह प्रक्रिया अक्सर एक उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ती है, जो हमारे अस्तित्व के लिए आवश्यक है। कुल मिलाकर, प्रकाश संश्लेषण सभी कार्बनिक यौगिकों और जीवन के लिए आवश्यक अधिकांश ऊर्जा की आपूर्ति करता है जैसा कि हम इसे ग्रह पृथ्वी पर जानते हैं। प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी के विकास के इतिहास में अपेक्षाकृत जल्दी हुआ। "

इन जैसे अध्ययन, जो प्रकाश संश्लेषण द्वारा निभाई गई भूमिका की जांच करते हैं, केवल महत्वपूर्ण नहीं हैं क्योंकि वे हमें यह समझने में मदद करते हैं कि पृथ्वी पर जीवन कैसे उभरा। इसके अलावा, वे हमारी समझ को सूचित करने में भी मदद कर सकते हैं कि क्या जीवन अतिरिक्त-सौर ग्रहों पर उभर सकता है या नहीं, और यह किन परिस्थितियों में हो सकता है।

उनका अध्ययन, जिसका शीर्षक था "कम द्रव्यमान वाले सितारों के आसपास रहने योग्य ग्रहों पर प्रकाश संश्लेषण", हाल ही में ऑनलाइन दिखाई दिया और इसे प्रस्तुत किया गया रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी के मासिक नोटिस। अपने अध्ययन के लिए, लिंगम और लोएब ने यह निर्धारित करने के लिए एम-प्रकार के सितारों के फोटॉन प्रवाह को विवश करने का प्रयास किया कि क्या लाल ग्रह के बौने तारों की परिक्रमा करने वाले स्थलीय ग्रहों पर प्रकाश संश्लेषण संभव है। जैसा कि लोएब ने कहा:

“हमारे पेपर में हमने जांच की कि क्या प्रकाश संश्लेषण कम द्रव्यमान वाले सितारों के आसपास रहने योग्य क्षेत्र में ग्रहों पर हो सकता है। इस क्षेत्र को तारे से दूरी की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है जहां ग्रह का सतह तापमान तरल पानी और जीवन के रसायन विज्ञान के अस्तित्व की अनुमति देता है जैसा कि हम जानते हैं। उस क्षेत्र के ग्रहों के लिए, हमने पराबैंगनी (यूवी) प्रवाह की गणना की, जो उनके मेजबान तारे के द्रव्यमान के कार्य के रूप में उनकी सतह को रोशन करता है। कम द्रव्यमान वाले तारे ठंडे होते हैं और विकिरण की मात्रा के अनुसार कम यूवी फोटॉन का उत्पादन करते हैं। "

लाल बौने तारों को शामिल करने वाले हालिया खोज के अनुसार, उनका अध्ययन "पृथ्वी-एनालॉग्स" पर केंद्रित है, ऐसे ग्रह जिनके पास पृथ्वी के समान मूल भौतिक पैरामीटर हैं - अर्थात प्रकाश संश्लेषण की सैद्धांतिक सीमा के बाद से त्रिज्या, द्रव्यमान, संरचना, प्रभावी तापमान, अल्बेडो, आदि। अन्य सितारों को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, उन्होंने भी पृथ्वी पर उन सीमाओं के साथ काम किया है - 400 से 750 एनएम के बीच।

इससे लिंगम और लोएब ने गणना की कि कम द्रव्यमान वाले एम-प्रकार के सितारे पृथ्वी के समान एक जैवमंडल सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम यूवी प्रवाह को पार करने में असमर्थ होंगे। जैसा कि लोएब ने चित्रित किया है:

"इसका तात्पर्य यह है कि रहने वाले ग्रहों ने पिछले कुछ वर्षों में आस-पास के बौने सितारों, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी (सूर्य के निकटतम तारा, 4 प्रकाश वर्ष दूर, 0.12 सौर द्रव्यमान, एक रहने योग्य ग्रह, प्रॉक्सिमा बी) और TRAPPIST-1 के साथ खोजा। 40 प्रकाश वर्ष दूर, 0.09 सौर द्रव्यमान, तीन रहने योग्य ग्रहों TRAPPIST-1e, f, g) के साथ, शायद पृथ्वी जैसा जीवमंडल नहीं है। आम तौर पर, ग्रहों के वायुमंडल की संरचना का स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन जो अपने तारों को पार करते हैं (जैसे कि TRAPPIST-1), बायोमार्कर, जैसे कि ऑक्सीजन या ओजोन, का पता लगाने योग्य स्तरों पर नहीं लगता है। यदि ऑक्सीजन पाया जाता है, तो इसका मूल गैर-जैविक होने की संभावना है।

स्वाभाविक रूप से, इस तरह के विश्लेषण की सीमाएं हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, लिंगम और लोएब संकेत देते हैं कि अन्य सितारों के आसपास प्रकाश संश्लेषण की सैद्धांतिक सीमाएं अच्छी तरह से ज्ञात नहीं हैं। जब तक हम एम-प्रकार के तारों के आसपास ग्रहों की स्थिति और विकिरण के वातावरण के बारे में अधिक नहीं जानेंगे, तब तक वैज्ञानिक हमारे अपने ग्रह पर आधारित मैट्रिक्स का उपयोग करने के लिए मजबूर होंगे।

दूसरा, यह भी तथ्य है कि एम-प्रकार के सितारे हमारे सूर्य की तुलना में परिवर्तनशील और अस्थिर हैं और आवधिक भड़क उठते हैं। अन्य शोधों का हवाला देते हुए, लिंगम और लोएब ने संकेत दिया कि ये ग्रह के जीवमंडल पर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों प्रभाव डाल सकते हैं। संक्षेप में, तारकीय फ्लेयर्स अतिरिक्त यूवी विकिरण प्रदान कर सकते हैं जो प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान को ट्रिगर करने में मदद करेंगे, लेकिन ग्रह के वायुमंडल के लिए हानिकारक भी हो सकते हैं।

फिर भी, एक्स्ट्रासोलर ग्रहों के अधिक गहन अध्ययनों को रोकते हुए, जो कि लाल बौने सितारों की परिक्रमा करते हैं, वैज्ञानिक इन ग्रहों पर जीवन की संभावना के सैद्धांतिक आकलन पर भरोसा करने के लिए मजबूर होते हैं। इस अध्ययन में प्रस्तुत निष्कर्षों के अनुसार, वे अभी तक एक और संकेत हैं कि लाल बौना तारा प्रणाली रहने योग्य दुनिया को खोजने के लिए सबसे अधिक संभावित स्थान नहीं हो सकता है।

यदि सही है, तो इन निष्कर्षों को खोज के लिए अतिरिक्त स्थलीय खुफिया (SETI) में भारी प्रभाव पड़ सकता है। "चूंकि प्रकाश संश्लेषण द्वारा उत्पन्न ऑक्सीजन जटिल जीवन के लिए आवश्यक है जैसे कि पृथ्वी पर मानव, इसे विकसित करने के लिए तकनीकी बुद्धिमत्ता की भी आवश्यकता होगी," लोएब ने कहा। "बदले में, उत्तरार्द्ध का उद्भव तकनीकी संकेतों जैसे कि रेडियो सिग्नल या विशाल कलाकृतियों के माध्यम से जीवन खोजने की संभावना को खोलता है।"

अभी के लिए, रहने योग्य ग्रहों और जीवन की खोज को सैद्धांतिक मॉडल द्वारा सूचित किया जाता है जो हमें बताते हैं कि किसकी तलाश है। इसी समय, ये मॉडल "जीवन के रूप में हम इसे जानते हैं" पर आधारित हैं - अर्थात् पृथ्वी-एनालॉग्स और स्थलीय प्रजातियों का उपयोग उदाहरण के रूप में। सौभाग्य से, खगोलविदों को आने वाली पीढ़ी के उपकरणों के विकास के लिए आने वाले वर्षों में बहुत कुछ सीखने की उम्मीद है।

जितना अधिक हम एक्सोप्लैनेट प्रणालियों के बारे में सीखते हैं, उतनी अधिक संभावना है कि हम यह निर्धारित करेंगे कि वे रहने योग्य हैं या नहीं। लेकिन अंत में, हमें नहीं पता कि हमें और क्या चाहिए, जब तक हम वास्तव में इसे नहीं ढूंढते। इस तरह के महान विरोधाभास है जब यह एक्स्ट्रा-टेरेस्ट्रियल इंटेलिजेंस के लिए खोज की बात आती है, तो यह उल्लेख करने के लिए नहीं कि अन्य महान विरोधाभास (इसे देखें!)।