Cinturones de radiación.

https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2020/02/cuál-es-la-fuente-de-la-radiación-de-jupiter

Cualquier partícula cargada en el espacio alrededor de Júpiter experimentará el fuerte campo magnético del planeta y será acelerada a altas energías. Estos electrones cargados negativamente y los iones cargados positivamente de hidrógeno (es decir, protones), oxígeno y azufre forman los cinturones de radiación de Júpiter... Sin embargo, la fuente de partículas dominante es la luna volcánica Io, que arroja una tonelada por segundo de gas de dióxido de azufre. al espacio donde las moléculas se rompen y se ionizan. Estos procesos alrededor de la luna impulsan corrientes de un millón de amperios entre Io y la ionosfera de Júpiter, donde excitan intensas auroras en el planeta.

Los flujos más altos de partículas energéticas se encuentran más cerca del planeta, donde forman un cinturón en forma de rosquilla alrededor del ecuador (lo que provoca la emisión de radio que los astrónomos han medido desde la Tierra desde la década de 1960)...

Es la combinación de Júpiter de un fuerte campo magnético, la fuente prodigiosa de Io y el acoplamiento magnético de partículas cargadas al giro rápido (10 horas) del planeta lo que impulsa la intensa radiación. Los cinturones de radiación de la Tierra (llamados así por James Van Allen, quien los descubrió con el primer satélite de los EE. UU. en 1958) son mucho más débiles.

Tu planeta tiene un campo magnético muy fuerte y una de sus lunas hace el papel de Io, arrojando partículas que son aceleradas a altas velocidades. Las partículas que se mueven rápidamente son el equivalente de la radiación electromagnética en lo que respecta al daño biológico.

Su gente no se da cuenta de que estos cinturones existen y descienden hacia y debajo de la superficie del planeta porque el cinturón no es homogéneo: se mueve con las lunas, con mareas altas y bajas. Además, un método de detección ajustado a la radiación de longitud de onda corta, como los rayos X y los rayos gamma, podría pasar por alto por completo los grandes iones de azufre y hierro que se mueven rápidamente.

En cuanto a la perspectiva de vida no afectada por la radiación de partículas, ¿por qué no? Uno podría imaginar una vida en la Tierra resistente a este tipo de cosas. Un método simple: si la radiación hace cambios aleatorios en un genoma, podrías tener varias copias del genoma y compararlas entre sí con frecuencia, corrigiéndolas según el consenso para un gen determinado.

Tenemos ejemplos de vida que ha evolucionado para prosperar en un entorno hostil. Deinococcus radiodurans es famoso por tolerar la radiación

Deinococcus radiodurans es una bacteria extremófila y uno de los organismos más resistentes a la radiación que se conocen. Puede sobrevivir al frío, la deshidratación, el vacío y el ácido, por lo que se le conoce como poliextremófilo. Ha sido catalogada como la bacteria conocida más resistente del mundo en el Libro Guinness de los Récords Mundiales.

D. radiodurans es capaz de resistir una dosis aguda de 5000 grays (Gy), o 500 000 rad, de radiación ionizante casi sin pérdida de viabilidad, y una dosis aguda de 15 000 Gy con un 37 % de viabilidad. Se estima que una dosis de 5000 Gy introduce varios cientos de roturas de doble cadena (DSB) en el ADN del organismo (~0,005 DSB/Gy/Mbp (genoma haploide)). A modo de comparación, una radiografía de tórax o una misión Apolo implican aproximadamente 1 mGy, 5 Gy pueden matar a un humano, 200-800 Gy matarán a E. coli y más de 4000 Gy matarán al tardígrado resistente a la radiación.

No es descabellado pensar que, con la presión ambiental adecuada, la vida compleja podría evolucionar con una resistencia similar. Después de todo, la vida compleja ha evolucionado para tolerar el oxígeno, que también es un factor ambiental desagradable.

Sin embargo, con respecto a su parcela, un contador Geiger es suficiente para medir el nivel de radiación ambiental. Suena muy ingenuo desembarcar en un planeta sin medir la radiación de fondo.

Ramsar, Mazandaran

es una ciudad en Irán conocida por niveles de radiación de fondo 80 veces el nivel aceptable de fuentes artificiales. Hay radio en el agua subterránea y gas radón en el aire. Sin embargo, hay un misterio porque siguen llegando informes de que la tasa de cáncer no es elevada. Ver Wikipedia para alguna descripción. Una de las principales explicaciones es una teoría chiflada* llamada "hormesis de la radiación", esencialmente según la cual puedes broncearte internamente al estar expuesto a la radiación. Tenga en cuenta que esto entra en conflicto violentamente con el consejo del gobierno de los EE. UU. , aunque eso difícilmente garantiza que esté mal. Un artículo de 2019 en una revista iraní incluso sugirió que los residentes deberían ser considerados buenos colonos de Marte. Hayuna cantidad limitada de investigación en curso , pero no parece muy esclarecedor.

A veces, a menudo, la biología simplemente se atrinchera como una mula y rechaza todas las súplicas a la lógica y la razón.

• Este término cariñoso confundió a algunos lectores. Tenga en cuenta que las "teorías chifladas" resultan ser ciertas con más frecuencia de lo esperado en biología. Bueno, el otro día descubrimos que los humanos portan una polimerasa similar al VIH para convertir el ARN en ADN , lo que quiere decir que el lamarckismo puede estar de vuelta en el menú. ¡Nunca sabes!

Mayor resiliencia a los errores en la información genética

Uno de los mayores problemas causados ​​por la radiación a los humanos es el daño causado al ADN de nuestras células, lo que lleva a las características distintivas del cáncer . En resumen, si se produce la combinación correcta de daño en el ADN de cualquier célula, hará que esa célula se reproduzca sin cesar, lo que copia el ADN defectuoso; el problema se agrava a sí mismo.

Nuestras células tienen mecanismos para protegerse contra el daño del ADN a través de la revisión y reparación . Como muestran los ejemplos de la academia Khan, estas reparaciones se basan en gran medida en el hecho de que cada una de las dos hebras del ADN es idéntica a la otra. El artículo de Wikipedia sobre la replicación del ADN señala:

El emparejamiento de bases complementarias en el ADN (a través de enlaces de hidrógeno) significa que la información contenida dentro de cada hebra es redundante.

Además, cada hebra se utiliza como plantilla durante la replicación del ADN, como se muestra aquí [ 1 ]:

Esta única redundancia es lo que permite que nuestro ADN sea tan resistente al daño. Compare la doble hélice del ADN con el ARN monocatenario que se utiliza para obtener información de corta duración en nuestras células [ 2 ]:

Por lo tanto, el ARN no tiene redundancia y es mucho más susceptible al daño. Esta es la razón por la que la información genética de organismos complejos se codifica utilizando ADN en lugar de ARN: la información está mucho mejor protegida contra la corrupción.

Tenga en cuenta cuán esenciales son los pares de bases para los procesos de replicación y reparación del ADN. Tanto la replicación como la reparación del ADN se basan completamente en el hecho de que los únicos emparejamientos de nucleobases de ADN posibles son AT y CG .

Ahora bien, podrías imaginar una estructura similar al ADN siendo utilizada por la biología de tu planeta ficticio. Sin embargo, en lugar de usar nucleósidos que facilitan los pares de bases , puede haber nucleósidos extraños que solo pueden unirse como bases triples , por lo que en lugar de AT y CG , es posible que tenga ABC y XYZ . Esto daría como resultado una molécula con 3 hebras en lugar de las 2 hebras que se ven en el ADN. Por lo tanto, en lugar de tener solo la redundancia única de los humanos, la información genética de sus formas de vida tiene dobleredundancia, haciéndolo mucho más resistente contra las mutaciones inducidas por la radiación que causan cáncer. Esto también haría que los mecanismos biológicos que protegen la vida de su planeta ficticio contra la radiación sean incompatibles con la vida en la Tierra.

También tenga en cuenta que, debido a que cada hebra en el ADN es una secuencia de 4 nucleótidos, este es un esquema de almacenamiento de información de base 4 muy similar al sistema de base 2 de 1 y 0 que se usa en nuestras computadoras. Podría agregar mecanismos biológicos que sirvan como análogos a las técnicas de corrección y detección de errores desarrolladas por humanos en el mundo real . Nuevamente, tales mecanismos protegerían contra los efectos más dañinos a largo plazo de la radiación.

Nota al margen

Como alguien involucrado en la ciencia espacial: la radiación siempre es una preocupación importante, incluso para las misiones robóticas. Me parecería extremadamente poco realista que los humanos que viajan por el espacio no se dieran cuenta de la radiación de la estrella anfitriona de cualquier planeta. Es posible que desee pensar en esta área.

Usted preguntó específicamente sobre "radioactivamente hostil", pero en caso de que solo quisiera decir "muy poco saludable a largo plazo", la radiación en la superficie podría ser mucho más alta que en la Tierra (por ejemplo, como Marte) de fuentes cósmicas, ya sea debido a la vecindad estelar o a un campo magnético más débil (nuevamente, como Marte). Como un total no experto en este tipo de biología, puedo suponer que la vida nativa se ha adaptado a esto, similar a los organismos terrestres mencionados en otras respuestas.

Fuera de la 'radiación', hay una gran cantidad de elementos traza que pueden estar presentes en el suelo y, por lo tanto, también como polvo en el aire, que son tóxicos o cancerígenos a largo plazo para los humanos, por ejemplo, arsénico (As), cadmio (Cd), cromo (Cr) y níquel (Ni). El asbesto también es un contaminante natural en varios minerales: la vermiculita y la taconita son ejemplos bien conocidos.

Aquí hay una forma completamente diferente de hostilidad: parece bastante plausible, según investigaciones recientes, que la vida pueda construirse a partir de un conjunto diferente de aminoácidos que la vida terrestre. Y si puede ser, lo más probable es que SEA en otros planetas. Como resultado, si sus colonos usan la vida nativa como alimento, desarrollarán rápida o lentamente deficiencias de aminoácidos a menos que se complementen con los aminoácidos esenciales de la Tierra que faltan. Especulo que algunos aminoácidos no terrestres podrían incluso ser activamente tóxicos, pero eso es solo una suposición.

Un último comentario: si no quiere que su historia se sienta como un retroceso a los años 50 o 60, asuma que si los humanos pueden colonizar un planeta extrasolar, que su ciencia y tecnología son MÁS avanzadas que las nuestras, y entenderán la física, química, biología y medicina mejor que nosotros. A menos que hayan sufrido una pérdida radical de civilización (a pesar de los viajes interestelares), NO serán sorprendidos por ninguno de estos problemas ambientales como radiación, metales tóxicos o déficit de aminoácidos, como tampoco lo haría un equipo de Navy SEAL. perderse en el desierto. Sus satélites, módulos de aterrizaje, teléfonos inteligentes o aumentos corporales les habrán contado todo al respecto.