|
Жизнь растений в свете красных карликов
|
|
|
|
Красные карлики составляют подавляющее большинство звезд в галактике. Такая распространенность означает, что они содержат большинство обнаруженных нами до сих пор каменистых экзопланет, что, в свою очередь, делает их интересными для астробиологических исследований. Однако есть одна загвоздка — астробиологи не уверены, что свет этих звезд действительно может поддерживать жизнь, вырабатывающую кислород. Новая статья Джованни Ковоне и Амедео Бальби, доступная на сервере препринтов arXiv, предполагает, что, возможно, это не так — когда речь заходит о звездном свете, качество так же важно, как и количество. И, согласно их расчетам, биосферу, подобную Земной, невероятно трудно поддерживать вблизи красных карликов.
|
|
|
|
Их аргумент основан на концепции эксергии — измерении максимального количества полезной работы, которую можно извлечь из поля излучения. Другими словами, он измеряет термодинамические свойства света, а не только исходную энергию, содержащуюся в нем. Как правило, при измерении "обитаемой зоны" звезд астробиологи обращают внимание на общее количество фотонов, особенно в диапазоне видимого света с длиной волны от 400 до 700 нанометров.
|
|
|
|
Итак, какую "полезную работу" выполняет свет на экзопланетах? Возможно, наиболее важной из них является расщепление воды. Этот процесс, известный как "окисление воды", является кинетическим препятствием в процессе фотосинтеза и создает кислород, который, как ожидается, будет присутствовать в биосигналах. Однако для этого биологическим системам требуется значительное количество кинетической энергии для проведения этой химической реакции. И у красных карликов есть две проблемы, когда дело доходит до обеспечения этой энергией.
|
|
|
|
|
|
|
Красные карлики холодные, и их излучение сильно смещено в инфракрасную область. В их фотонах недостаточно энергии, чтобы достичь порога, необходимого для расщепления воды. Но даже те из них, которые имеют меньший процент энергии, могут быть преобразованы в полезную химическую работу. Это сочетание двух факторов существенно снижает потенциал формирования кислородной жизни вокруг красных карликов. Для сравнения, энергия, необходимая для окисления воды вокруг солнцеподобных звезд, примерно в пять раз выше.
|
|
|
|
Астробиологи, однако, настроены оптимистично, поэтому их немедленным ответом на это беспокойство было бы следующее: возможно, жизнь эволюционировала вокруг этих звезд, чтобы приспособиться к среде с более высоким уровнем инфракрасного излучения. Могут ли они использовать более длинные инфракрасные волны с низкой энергией под небом красного карлика? Короткий ответ - нет, из-за так называемого красного предела. Это самая длинная длина волны света, способная поддерживать фотосинтез. Авторы утверждают, что это не заданное значение, а возникающее свойство, определяемое спектром звезды, атмосферой планеты и целенаправленной химической реакцией — в данном случае окислением воды.
|
|
|
|
По их оценкам, для красных карликов красный предел составляет 0,95 мкм, тогда как для солнцеподобных звезд он ближе к 1,0 мкм. На практике это означает, что жизнь не может просто сдвинуть свои основные полосы поглощения вглубь ближнего инфракрасного диапазона, чтобы приспособиться к менее мощной звезде. Другая проблема связана с эволюцией жизни на одной из этих планет. Бескислородные бактерии могут эффективно улавливать инфракрасный свет. Если бы им было позволено размножаться, они могли бы превзойти кислородсодержащие бактерии, и мир никогда бы не пережил "Великого окислительного события", подобного тому, что произошло на Земле. Без большого количества кислорода в атмосфере многоклеточная жизнь была бы серьезно затруднена, если не уничтожена полностью.
|
|
|
|
Принимая все это во внимание, мы получаем мрачную картину возможности существования жизни вокруг красных карликов. Но давайте не будем исключать это полностью. В настоящее время биосфера Земли использует энергию, которая примерно на три порядка ниже максимальной термодинамической, что доказывает, что жизнь сама по себе крайне неэффективна. Но даже в этом случае условия, окружающие красные карлики, которые были бы благоприятны для жизни, вероятно, крайне редки. Эта статья доказывает, что наше время в поисках богатого кислородом инопланетного леса было бы лучше потратить вокруг звезд, подобных нашему солнцу, а не в погоне за статистической редкостью процветающей биосферы, окружающей красного карлика.
|
|
|
|
Источник
|
