arXiv: у самых распространенных звезд Галактики вряд ли возникнут сложные организмы
Надежды на то, что сложная жизнь может быть широко распространена во Вселенной, получили серьезный удар. Новое исследование ученых из Университет штата Сан-Диего показывает, что планеты земного типа у красных карликов — самых массовых звезд в Галактике — вряд ли смогут развить сложные формы жизни, подобные животным и растениям Земли. Препринт работы опубликован на портале arXiv.
Красные карлики, или M-карлики, давно считаются перспективными целями для поиска жизни. Они малы, живут триллионы лет, а их "зона обитаемости" расположена близко к звезде, из-за чего многие планеты оказываются нужного размера и температуры. Однако, как выяснилось, проблема кроется не в расстоянии и не в воде, а в свете.
Ключевым фактором эволюции сложной жизни на Земле стал фотосинтез. Именно он привел к Великому кислородному событию около 2,3 млрд лет назад, когда атмосфера начала насыщаться кислородом, создав условия для появления многоклеточных организмов. Для фотосинтеза необходим особый диапазон света — фотосинтетически активное излучение с длинами волн от 400 до 700 нанометров.
Солнце излучает достаточно света в этом диапазоне, но красные карлики — нет. Большая часть их энергии приходится на инфракрасный диапазон, практически бесполезный для земного типа фотосинтеза. Исследователи сравнили спектр таких звёзд с солнечным и смоделировали, сколько кислорода могли бы производить фотосинтезирующие микроорганизмы в подобных условиях.
В качестве ключевого примера была рассмотрена планета TRAPPIST-1e, вращающаяся вокруг знаменитого красного карлика TRAPPIST-1. Расчеты показали, что в наихудшем сценарии накопление кислорода до земных уровней заняло бы около 63 миллиардов лет — в несколько раз дольше текущего возраста Вселенной. Даже при оптимистичных допущениях, предполагающих адаптацию бактерий к необычному свету или их способность выживать почти в темноте, эволюция до уровня кембрийского взрыва все равно заняла бы более 10 миллиардов лет.
Авторы приходят к выводу, что на таких планетах кислород никогда не достиг бы значимых концентраций в атмосфере, а значит, появление сложных животных крайне маловероятно. Это не означает полного отсутствия жизни: микробные формы, не требующие высокого уровня кислорода, вполне могут существовать.
Поскольку большинство звезд в Млечном Пути — именно красные карлики, результаты работы указывают на то, что условия для сложной биологии во Вселенной могут быть куда более редкими, чем предполагалось ранее. В то же время исследование помогает сузить круг поисков: если цель — найти аналоги земной биосферы, стоит уделять больше внимания системам вокруг звезд, подобных Солнцу, способных обеспечить планеты энергией, необходимой для настоящего эволюционного "взрыва".