Учёные выяснили, почему у красных карликов не может развиться сложная форма жизни
Почему у красных карликов сложная жизнь вряд ли возможна: сухие цифры и неожиданные выводы
Вы наверняка слышали про систему TRAPPIST-1. Семь землеподобных планет, три — в обитаемой зоне. Звучит как идеальное место для поиска внеземной жизни. Но есть нюанс — сама звезда. Красный карлик. И недавние расчёты астрономов из Университета Сан-Диего показали: фотосинтез там практически невозможен. Давайте разберёмся, почему это перечёркивает надежды на сложные организмы.
Исследователи Джозеф Солиз и Уильям Уэлш смоделировали условия на планете TRAPPIST-1e. Они учитывали только фотосинтетически активную радиацию (PAR) — тот самый диапазон света, который растения на Земле используют для выработки кислорода. Результат оказался удручающим: планета получает всего 0,9% от земного уровня PAR. Остальное излучение звезды лежит в инфракрасной области. Чтобы накопить кислород до концентрации, нужной для сложных организмов, потребуется 63 миллиарда лет. Это в 4,5 раза больше возраста Вселенной. Фактически — никогда.
«Красные карлики — самые распространённые звёзды в галактике. Но их спектр настолько смещён в инфракрасную область, что привычный фотосинтез там не работает. Это серьёзный удар по оптимизму астробиологов».
Цифры, которые пугают
Давайте сравним. На Земле PAR в диапазоне 400–700 нм составляет около 400–700 Вт/м² в ясный день. На TRAPPIST-1e — меньше 4 Вт/м². Этого хватит разве что для примитивных одноклеточных, но не для лесов или планктона.
| Параметр | Земля | TRAPPIST-1e |
|---|---|---|
| PAR (400–700 нм), % от земного | 100% | 0,9% |
| Время накопления O₂ до 1% атмосферы | ~2 млрд лет (факт) | 63 млрд лет |
| Основной диапазон излучения звезды | 450–700 нм | 700–1100 нм |
| Температура звезды | 5778 K | 2560 K |
Учёные попробовали расширить PAR на 50 нм в красную сторону — до 750 нм. Количество доступных фотонов выросло в 2,5 раза. Время накопления кислорода сократилось до 1–5 миллиардов лет. Уже терпимо, но всё равно на пределе. И тут возникает другая проблема.
Инфракрасные бактерии — не помощники, а конкуренты
На Земле есть аноксигенные фотосинтезирующие бактерии. Они не производят кислород, зато умеют использовать ближний инфракрасный свет с длиной волны до 1100 нм. У красного карлика такого света в 22 раза больше, чем видимого. Эти бактерии эволюционировали раньше кислородных фотосинтетиков. Если они поселятся на планете, то просто заблокируют кислородный фотосинтез — перехватят ресурсы (свет и минералы). В борьбе за выживание победят «тёмные» бактерии, и атмосфера останется бескислородной.
Личное наблюдение автора. Недавно я заметил, что в новостях об экзопланетах часто забывают про спектр звезды. Все кричат «обитаемая зона!», но мало кто уточняет, какой там свет. А он решает всё. Даже если планета находится на идеальном расстоянии от красного карлика, её фотосфера может быть стерильной.
Как это работает: пошаговый разбор расчётов
Чтобы стало понятнее, разберём методику учёных:
- Берётся спектр звезды (в данном случае модель для TRAPPIST-1).
- Вычисляется поток фотонов в диапазоне 400–700 нм на поверхности планеты (с учётом расстояния и атмосферы).
- Сравнивается с земным потоком. Получаем те самые 0,9%.
- Далее — модель биологического накопления кислорода. Учитывается эффективность фотосинтеза (примерно 1–2% от падающего света).
- Скорость накопления O₂ экстраполируется до уровня, при котором возможна сложная жизнь (около 1% атмосферы).
Всё честно, никаких подгонок. Результат — 63 миллиарда лет.
Кстати, если взять не планеты TRAPPIST-1, а более горячие красные карлики (например, класса M3), ситуация чуть лучше, но всё равно PAR будет в разы меньше земного. И главное — конкуренция с инфракрасными бактериями никуда не денется.
Мнение автора: реалии поиска жизни
Я считаю, что эти расчёты ставят жирный крест на идее «вокруг каждого красного карлика есть жизнь». Да, микробы, возможно, существуют — аноксигенные или хемосинтетики. Но сложные организмы, деревья, животные — вряд ли. Если кислорода не будет, не будет и многоклеточной фауны. А красные карлики составляют 70–80% всех звёзд Млечного Пути. Это значит, что большинство потенциально обитаемых зон на самом деле — биологические пустыни.
Единственный шанс — планеты у очень молодых красных карликов, где ещё не выгорели запасы дейтерия и звезда чуть ярче. Или планеты, где инфракрасные бактерии по какой-то причине не смогли закрепиться. Но это уже область фантастики.
Резюме от автора. Не ждите новостей про кислородную жизнь на TRAPPIST-1. Ищите её у жёлтых и оранжевых звёзд — там фотосинтез работает как часы. А красные карлики оставьте для микробов. Они, кстати, тоже интересны, но разговор не о них.
