Красные карлики едва ли могут поддерживать кислородную жизнь

Красные карлики составляют большинство звезд в нашей галактике, и именно на них приходится большая часть обнаруженных каменистых экзопланет. Это делает их интересными для астробиологических исследований. Однако учёные не уверены, что свет таких звёзд способен поддерживать жизнь, производящую кислород. Новое исследование Джованни Ковоне и Амедео Бальби, доступное на arXiv, показывает, что существование биосфер, подобных земным, вокруг красных карликов крайне затруднено.

Авторы используют понятие эксергии — показатель, который оценивает не только количество энергии, но и её полезность для работы. Обычно «обитаемую зону» звёзд определяют по количеству фотонов в видимом диапазоне (400–700 нм). Но для образования кислородной жизни важна не только энергия света, но и его способность вызывать химические реакции, прежде всего окисление воды, необходимое для фотосинтеза.

Красные карлики имеют два существенных ограничения. Во‑первых, они холодные, и их свет смещён в красную часть спектра, ближе к инфракрасному. Фотонов с достаточной энергией для расщепления воды очень мало. Во‑вторых, даже эти фотоны используют лишь малую часть своей энергии для полезной работы. Для сравнения, эксергия света вокруг звёзд, подобных Солнцу, в пять раз выше.

Некоторые астробиологи предполагают, что жизнь могла адаптироваться к инфракрасному свету красных карликов. Но авторам статьи это кажется невозможным из‑за так называемого красного предела — максимальной длины волны, которая может участвовать в фотосинтезе. Для красных карликов этот предел около 0,95 мкм, а для Солнца — примерно 1,0 мкм. Это означает, что жизнь не сможет просто «сдвинуть» фотосинтетические процессы в более длинные волны, чтобы компенсировать слабый свет.

Дополнительная проблема связана с эволюцией жизни. Аноксигенные бактерии способны использовать инфракрасный свет и могут вытеснить оксигенные организмы. В таких условиях планета вряд ли переживёт событие, аналогичное Великому окислительному событию на Земле, и уровень кислорода в атмосфере останется низким. Без него многоклеточная жизнь будет крайне затруднена.

Таким образом, шансы на существование богатой кислородной биосферы вокруг красных карликов невелики. Теоретически жизнь может развиваться при крайне ограниченных условиях, но вероятность нахождения таких планет крайне мала. Исследование показывает, что поиски обитаемых миров с кислородной атмосферой имеют больше смысла вокруг звёзд, похожих на Солнце, чем вокруг красных карликов.

Читайте также: