Buitenaards leven heeft niet per se een nachtleven

Het ritme van dag en nacht is zo fundamenteel voor het leven op aarde dat het moeilijk is om een wereld zonder deze cyclus voor te stellen. Dit ritme beïnvloedt tal van biologische processen, van het slaap-waakpatroon bij mensen tot de fotosynthese bij planten. Maar wat als er planeten zijn waar dit onderscheid tussen dag en nacht ontbreekt? Recente studies suggereren dat veel potentiële leefbare exoplaneten mogelijk geen traditionele dag-nachtcyclus hebben.

Onze Melkweg bevat naar schatting tussen de 100 miljard en 400 miljard sterren. Ongeveer 70% hiervan zijn rode dwergen, ook wel M-dwergen genoemd. Deze sterren zijn kleiner en koeler dan onze zon. Een onderzoek uit 2013 naar exoplaneten onthulde dat ongeveer 41% van deze M-dwergen planeten heeft in de zogenoemde 'Goldilocks Zone': de ideale afstand tot de ster waar de temperatuur geschikt is voor vloeibaar water, een essentiële voorwaarde voor leven zoals wij dat kennen.

Dit betekent dat er alleen al rond M-dwergen potentieel 28,7 miljard leefbare planeten zijn. Dit aantal houdt geen rekening met planeten rond andere stertypes, zoals onze eigen zon. De mogelijkheden voor buitenaards leven zijn dus enorm.

Planeten in de bewoonbare zone van een M-dwerg worden M-aardes genoemd. Vanwege de lagere temperatuur van M-dwergen moeten deze planeten dichter bij hun ster staan om voldoende warmte te ontvangen. Deze nabijheid leidt tot een sterke gravitatie-interactie tussen de planeet en de ster, wat resulteert in getijdenvergrendeling. Dit betekent dat één zijde van de planeet altijd naar de ster gericht is, terwijl de andere zijde permanent in duisternis verkeert—vergelijkbaar met hoe de maan altijd dezelfde kant naar de aarde gericht houdt.

Op een getijdenvergrendelde planeet bestaan er geen traditionele dagen, nachten of seizoenen. De ene helft ervaart een eeuwigdurende dag, terwijl de andere helft altijd nacht heeft. Dit heeft grote implicaties voor het potentiële leven op zulke planeten. Op aarde zijn circadiaanse ritmes, die onze biologische processen synchroniseren met de 24-uurs dag-nachtcyclus, essentieel voor de gezondheid en het functioneren van organismen.

Ondanks het belang van licht voor circadiaanse ritmes, zijn er op aarde organismen die in volledige duisternis leven en toch biologische cycli hebben. Bijvoorbeeld, naakte molratten die ondergronds leven, synchroniseren hun ritmes met veranderingen in temperatuur en vochtigheid. Diepzeedieren stemmen hun activiteiten af op de getijden of chemische signalen. Zelfs bacteriën in het menselijk lichaam reageren op hormonale veranderingen in hun gastheer, zoals fluctuaties in melatonine, een hormoon dat reageert op duisternis.

Op getijdenvergrendelde planeten kunnen temperatuurverschillen tussen de dag- en nachtzijde krachtige windstromen en atmosferische golven veroorzaken. Klimaatmodellen suggereren dat deze dynamiek kan leiden tot weerscycli die vergelijkbaar zijn met seizoenen op aarde, zij het met verschillende tijdschalen en zonder verband met de rotatieperiode van de planeet. Deze cycli kunnen variëren van tientallen tot honderden aardse dagen en zouden dienen als externe stimuli waaraan organismen hun biologische ritmes kunnen aanpassen.

Hoewel het ontbreken van een traditionele dag-nachtcyclus een uitdaging lijkt voor het ontstaan van leven, tonen aardse organismen aan dat biologische ritmes flexibel zijn en kunnen synchroniseren met diverse omgevingsfactoren. Het is dus plausibel dat leven op M-aardes zich heeft aangepast aan de unieke omstandigheden, gebruikmakend van alternatieve signalen zoals temperatuurwisselingen, atmosferische veranderingen of chemische cycli.