Те кто читает меня достаточно давно, знают что я давний и последовательный противник гипотезы жизни на экзопланетах у звезд класса M (также известных как красные карлики). Тут и проблема в приливном захвате, из-за которого атмосфера и гидросфера планеты рискую отказаться на ночной стороне в замороженном виде. И регулярные вспышки, которые также могут срывать атмосферу с экзопланет. Сторонники "красных инопланетян", на это отвечают что достаточно плотная атмосфера, может быть защищена от подобных безобразий. Однако, разрыв Фултона свидетельствует о том, что это должны быть настолько плотные атмосферы, что речь уже идет о газовых гигантах.

Собственно, про красные карлики можно с уверенностью сказать, что их записали в перспективные локации для поиска внеземной жизни, именно потому что планеты возле них проще как обнаруживать, так и изучать. Как раз потому что они очень тусклые, это самые тусклые звезды во вселенной. Тусклее только коричневые карлики, которые уже и не совсем звезды. Но именно тусклость звезд класса M, делает их хреновым потенциальным астробиологическим объектом. 

И вот новый, 2026 год, поприветствовал нас выходом нового исследования, в очередной раз демонстрирующего, что красные карлики слишком тусклы для обитаемости. На этот раз речь идет о том, что жизнь на экзопланетах данных звезд, едва ли может достичь кислородного фотосинтеза: 

 

Поиск жизни за пределами Земли неизбежно приводит нас к самым распространенным обитателям Галактики — красным карликовым звездам спектрального класса M. На планетах в их обитаемых зонах, таких как знаменитая система TRAPPIST-1, потенциально может существовать жидкая вода. Однако истинная обитаемость определяется не только температурным режимом. Ключевой вопрос заключается в том, сможет ли на таких мирах развиться и поддерживаться сложная, требующая кислорода жизнь, подобная земной. Фундаментальным двигателем этого процесса на Земле был кислородный фотосинтез, который наполнил атмосферу кислородом и подготовил сцену для кембрийского взрыва.

Но звезды типа TRAPPIST-1 излучают свет совершенно иначе, чем наше Солнце. Их энергия сосредоточена в основном в инфракрасном диапазоне, в то время как кислородный фотосинтез использует фотоны видимого света (400–700 нм, фотосинтетически активная радиация). Это несоответствие ставит под сомнение саму возможность повторения земного сценария эволюции на подобных планетах. Данное исследование представляет собой глубокий анализ того, как спектральные особенности ультрахолодных карликов могут радикально изменить временные рамки и сам путь биологической эволюции, потенциально обрекая миры в их обитаемых зонах на вечное господство примитивных анаэробных форм жизни.

Исследование построено на мысленном эксперименте: что, если поместить раннюю Землю (архейского эона) на орбиту планеты TRAPPIST-1e, сохранив все ее геофизические и химические параметры, но заменив только спектр звезды? Основная задача — оценить, как изменились бы временные масштабы ключевых событий: Великого кислородного события (ВКС, ~2.3 млрд лет назад на Земле) и последующего Кембрийского взрыва.

Первоначальная простая оценка, основанная на прямой пропорциональности производства кислорода потоку фотонов в диапазоне фотосинтетически активной радиации (ФАР), приводит к катастрофическим выводам. Из-за того, что TRAPPIST-1 излучает в ФАР-диапазоне лишь 0.9% от солнечного потока, для накопления кислорода потребовалось бы около 63 млрд лет, а для достижения условий Кембрийского взрыва — около 235 млрд лет, что намного превышает возраст Вселенной.

Однако авторы последовательно усложняют модель, учитывая критически важные биологические и экологические факторы:

• Расширенный ФАР-диапазон: Некоторые цианобактерии используют хлорофиллы d и f, способные улавливать свет до 750 нм. Для красного карлика расширение диапазона всего на 50 нм увеличивает доступный поток фотонов в 2.5 раза, что существенно сокращает расчетные времена.
• Фотоингибирование: Производство кислорода нелинейно зависит от освещенности. При высоких световых потоках эффективность падает. Авторы используют фотосинтетическо-световые (P-I) кривые для различных видов цианобактерий, особенно адаптированных к слабому свету (например, Acaryochloris marina). Это позволяет получить более реалистичные оценки скорости производства O₂ в условиях крайне низкой освещенности TRAPPIST-1e.
• Конкуренция с аноксигенным фотосинтезом: Это наиболее весомый фактор. Аноксигенные фотосинтезирующие бактерии (например, пурпурные и зеленые серные бактерии) используют бактериохлорофиллы и могут поглощать фотоны в ближнем инфракрасном диапазоне вплоть до ~1100 нм. Для звезды типа TRAPPIST-1 это дает им колоссальное преимущество: доступно в 22 раза больше фотонов, чем для кислородных организмов в расширенном ФАР-диапазоне. Поскольку аноксигенный фотосинтез эволюционно проще и, как считается, возник раньше кислородного, он, вероятно, доминировал бы в биосфере такой планеты, эффективно вытесняя ранние формы цианобактерий.

С учетом расширенного ФАР-диапазона и фотоингибирования, оценки временных масштабов для гипотетической планеты в системе TRAPPIST-1 значительно сокращаются:

• Великое кислородное событие: от ~1 до ~5 млрд лет (в зависимости от выбранного вида цианобактерий).
• Кембрийский взрыв: от ~4 до ~13 млрд лет.

Хотя оценка для ВКС (~3 млрд лет для Acaryochloris marina) формально укладывается в возраст системы TRAPPIST-1 (~7.6 млрд лет), решающим становится фактор конкуренции. Исследование приходит к принципиальному выводу: на планетах у поздних M-карликов, подобных TRAPPIST-1, доминирующей формой жизни, скорее всего, останутся аноксигенные фотосинтезирующие бактерии.

Гигантское световое преимущество, более раннее появление и способность занимать экологические ниши в условиях, где кислородный фотосинтез неэффективен, создают непреодолимый барьер для становления кислородной биосферы. Следовательно, накопление значительного количества свободного кислорода в атмосфере представляется крайне маловероятным.

Без кислорода эволюция сложных многоклеточных животных, требующих высокой метаболической энергии и аэробного дыхания, практически невозможна. Таким образом, несмотря на нахождение в обитаемой зоне, планеты у ультрахолодных карликов, вероятно, являются «мирами-садами» для микробной, преимущественно анаэробной жизни, но не для сложных организмов, аналогичных земным животным.

Работа имеет важное значение для астробиологии и стратегии поиска внеземной жизни. Она смещает фокус ожиданий: биосигнатурой планет у M-карликов могут быть не кислород или озон, а следы метана, сероводорода или другие газы, связанные с анаэробным метаболизмом и аноксигенным фотосинтезом.

При этом авторы четко оговаривают ограничения своей модели.

Во-первых, предполагается полная идентичность планеты Земле по всем параметрам, кроме спектра звезды. Во-вторых, не учитываются потенциально деструктивные эффекты вспышечной активности звезды и жесткого ультрафиолетового излучения (Лайман-альфа). Кроме того, предполагается, что P-I кривые современных цианобактерий репрезентативны для древних организмов. И наконец, глубокое поглощение красного и ИК-света водой может еще больше ограничить доступную энергию и замедлить рост.

Несмотря на эти допущения, выводы исследования остаются надежными: огромная разница в доступности фотонов нужного диапазона и эволюционное преимущество аноксигенных организмов создают сильнейший фильтр на пути к сложной жизни у звезд — красных карликов. Если будущие наблюдения, например, с помощью телескопа Джеймс Уэбб (JWST), обнаружат богатую кислородом атмосферу у подобной планеты, это станет сенсационным открытием, указывающим на совершенно неожиданные, неизвестные нам пути биологической эволюции.

Источник: 

Ссылка на ориганальное исследование: 

Это ОЧЕНЬ ломающие новости для всего просвещенного инопланетяноверия. Поскольку если красные карлики действительно слишком тусклы для развития кислородного фотосинтеза, то получается что если на тамошних экзопланетах все-таки есть жизнь, то это вечные абиогенные биосферы - скорее всего, очень малопродуктивные (так что если астробиологи надеются найти там какие-то альтернативные биомаркеры, то они скорее всего обломаются, т.к. этих биосигнатурных газов будет слишком мало чтобы дать различимый на межзвездных расстояниях сигнал) и жизнь там представлена исключительно микробами. Самое сложное что там может быть - это какие-то зачаточные примитивные одноклеточные эукариоты, да и то если очень сильно повезет.

А это ставит крест на идее разумных видов на экзопланетах у красных карликов - новость ОЧЕНЬ неприятная для Церкви SETI, поскольку внеземные цивилизации у звезд M-класса уже прочно вошли в лор вселенной SETI, например концепт поиска сигналов от инопланетной межпланетной связи, рассматривает в качестве возможных целей именно красные карлики, у которых уже обнаружены планетные системы, такие как TRAPPIST-1, например. 

Мы создали новый канал на Dzen "Президентская кампания - 2024", отсылающий к судьбоносному 2024 году, который поистине стал переломным в истории XXI века. Там публикуется гораздо больше подробных материалов, освещающих темы науки, технологий и общества/политики - трех реперных точек, на которых основан наш проект. У нас есть материалы, есть идеи, но нам нужны подписчики. Нам нужны - вы! Подпишитесь на канал - и будьте в курсе всех обновлений!