Ученые пришли к выводу, что красные карлики, которые считаются самыми распространенными звездами в галактике, могут не давать инопланетным растениям света нужного качества для выработки кислорода. Именно вокруг таких звезд чаще всего находят каменистые экзопланеты, поэтому они давно вызывают большой интерес у специалистов, которые ищут возможные признаки жизни за пределами Земли. Однако новое исследование показало, что одного только количества света в этом случае может быть недостаточно.
Как отмечает Universe Today, авторы новой научной работы Джованни Ковоне и Амедео Балби построили свои выводы на понятии эксергии. Этот показатель отражает максимальный объем полезной работы, который можно получить из излучения. Иначе говоря, речь идет не просто об энергии света, а о его способности запускать важные химические процессы. Обычно при определении пригодной для жизни зоны ученые смотрят на общее число фотонов в видимом диапазоне от 400 до 700 нанометров. Но в новой работе внимание сосредоточили именно на том, насколько такой свет подходит для фотосинтеза.
Главный процесс, о котором идет речь, связан с расщеплением воды. Именно он считается одним из ключевых этапов фотосинтеза и необходим для образования кислорода, который затем может стать заметным признаком жизни. Для этого биологическим системам требуется достаточно высокая энергия. У красных карликов с этим возникают сразу 2 проблемы. Эти звезды холоднее Солнца, а их излучение сильно смещено в инфракрасную область. Из-за этого слишком малая часть фотонов обладает энергией, достаточной для запуска нужной реакции. Кроме того, даже те фотоны, которые способны достигать необходимого порога, дают меньше полезной химической работы. По расчетам ученых, вокруг звезд, похожих на Солнце, доступная для такого процесса эксергия примерно в 5 раз выше.
Исследователи также рассмотрели вариант, при котором жизнь могла бы приспособиться к таким условиям и использовать более длинные инфракрасные волны. Но и здесь, по данным работы, существуют ограничения. Авторы пишут о так называемом красном пределе, то есть о максимальной длине волны, при которой фотосинтез еще может работать. По их оценке, для красных карликов этот предел составляет 0,95 микрометра, а для звезд солнечного типа он ближе к 1 микрометру. Это означает, что живые организмы не смогут просто сместить свои основные механизмы поглощения света глубже в ближнюю инфракрасную область и таким образом полностью подстроиться под слабое излучение своей звезды.
Еще 1 важная проблема связана с возможным развитием жизни на таких мирах. Бактерии, которым не нужен кислородный фотосинтез, способны эффективнее использовать инфракрасный свет. Если именно они получат преимущество, то смогут вытеснить организмы, вырабатывающие кислород. В таком случае на планете может не произойти ничего похожего на земное великое окисление атмосферы. Без большого количества кислорода в воздухе развитие сложной многоклеточной жизни окажется сильно затруднено или вообще станет невозможным.
При этом авторы не утверждают, что жизнь у красных карликов полностью исключена. Они лишь отмечают, что условия, при которых там может сформироваться насыщенная кислородом биосфера, вероятно, встречаются крайне редко. Исследование показывает, что поиски миров с богатыми кислородом экосистемами, возможно, перспективнее вести возле звезд, похожих на Солнце, а не у красных карликов.