Красные карлики (M-карлики) составляют около 75% всех звёзд в Млечном Пути, и именно вокруг них чаще всего находят землеподобные планеты в обитаемой зоне. Долгое время считалось, что именно такие звёзды — главные кандидаты на наличие сложной жизни во Вселенной: они живут триллионы лет, а их зона обитаемости расположена очень близко. Новое исследование учёных из Университета штата Сан-Диего, опубликованное в препринте на arXiv, ставит под серьёзное сомнение эти надежды.

Главная проблема — свет

Ключевой фактор эволюции сложной жизни на Земле — фотосинтез, который привёл к Великому кислородному событию около 2,3 миллиарда лет назад. Именно накопление кислорода в атмосфере создало условия для появления многоклеточных организмов, животных и растений. Для земного фотосинтеза необходим свет в диапазоне 400–700 нанометров — видимый спектр.

Солнце излучает достаточно энергии именно в этом диапазоне. Красные карлики — нет. Основная часть их излучения приходится на инфракрасный диапазон, который почти бесполезен для фотосинтеза земного типа. Учёные смоделировали, сколько кислорода могли бы производить фотосинтезирующие микроорганизмы на планетах красных карликов.

В качестве примера взяли планету TRAPPIST-1e — одну из самых изученных землеподобных экзопланет. Расчёты показали: в наихудшем сценарии накопление кислорода до земных уровней заняло бы около 63 миллиардов лет — в несколько раз дольше текущего возраста Вселенной (13,8 млрд лет). Даже при самых оптимистичных допущениях (адаптация бактерий к инфракрасному свету или их способность выживать почти в темноте) эволюция до уровня кембрийского взрыва заняла бы более 10 миллиардов лет.

Выводы и последствия

Авторы приходят к выводу: на планетах красных карликов кислород в атмосфере никогда не достиг бы концентраций, необходимых для развития сложных животных и растений. Микробная жизнь при этом вполне возможна — она не требует высокого уровня кислорода. Но сложные многоклеточные формы, аналогичные земным, — крайне маловероятны.

Поскольку красные карлики доминируют в Галактике, исследование серьёзно снижает вероятность широкого распространения сложной жизни во Вселенной. Это значит, что условия для биосферы, похожей на земную, могут быть гораздо более редкими, чем предполагалось.

В то же время работа помогает уточнить приоритеты поиска: если цель — найти планеты с потенциалом для сложной биологии, стоит сосредоточиться на системах звёзд солнечного типа, способных обеспечить нужный спектр света и энергии.

Вкратце

Учёные из Университета штата Сан-Диего показали: планеты земного типа вокруг красных карликов вряд ли смогут развить сложную жизнь. Из-за преобладания инфракрасного света фотосинтез земного типа почти невозможен — накопление кислорода до нужных уровней заняло бы десятки миллиардов лет. Это снижает шансы на широкое распространение многоклеточных организмов во Вселенной и смещает акцент поиска на звёзды, похожие на Солнце. Микробная жизнь у красных карликов всё ещё возможна, но сложная биология — крайне редкое явление.