Людей завораживает мысль о том, что жизнь может существовать и за пределами Земли, и еще больше — мысль о том, что если жизнь и существует где-то еще, то она может быть похожа на сложную животную жизнь здесь, на нашей планете. Одно из самых простых мест для поиска планет, похожих на Землю, которые потенциально могут быть домом для животных, — это орбиты М-звезд, самых распространенных звезд в нашей галактике. Однако, согласно новому исследованию, опубликованному на сервере препринтов ArXiv, определенная подгруппа этих звезд — самые маленькие и холодные, так называемые звезды класса М, — не способна поддерживать развитую жизнь.
Проблема заключается в фундаментальном несоответствии между светом, излучаемым этими звездами, и светом, необходимым для производства кислорода животным организмам. Если выводы исследования верны, то поиск внеземной животной жизни значительно усложняется, поскольку поздние М-звезды дают наибольшее количество обнаруживаемых планет земного типа и составляют 35 % всех звезд в галактике.
Уэлш и Джозеф Солиз, соавтор исследования, провели обманчиво простой мысленный эксперимент. Вместо того чтобы гадать, какой может быть инопланетная жизнь на планете, вращающейся вокруг TRAPPIST-1, они задали другой, но схожий вопрос: «Что произойдет, если мы выведем Землю на орбиту вокруг TRAPPIST-1?»
На Земле «большим взрывом биологии», как его назвал Уэлш, стал кембрийский взрыв — стремительное развитие сложных форм жизни животных, произошедшее около 500 миллионов лет назад. Этот взрыв стал возможен только благодаря длительному накоплению кислорода, известному как «Великое кислородное событие» (ВКК) — критическому периоду примерно 2,3 миллиарда лет назад, когда в атмосфере Земли начал накапливаться кислород. Этот процесс начался за 2,5 миллиарда лет до образования Земли в результате эволюции кислородного фотосинтеза, который начал выделять в атмосферу Земли повышенное количество кислорода.
Кислород — лучший источник энергии для сложных живых организмов. Организмы с аэробным (основанным на использовании кислорода) метаболизмом вырабатывают энергию гораздо эффективнее, чем организмы с анаэробным метаболизмом. Благодаря такой эффективности у организма остается много свободной энергии, которую он может использовать для усложнения и увеличения в размерах. Ученые считают, что без кислорода жизнь возможна только в виде микроорганизмов.
Но кислородный фотосинтез тоже привередлив в плане питания. Для него требуется фотосинтетически активная радиация (ФАР) — свет в диапазоне от 400 до 700 нанометров. На Земле наше Солнце щедро делится этими фотонами. Однако вокруг звезды позднего класса М, такой как TRAPPIST-1, их скорее не хватает, чем хватает. TRAPPIST-1 практически не излучает фотоны в этом диапазоне. Вместо этого почти вся энергия звезды сосредоточена в диапазоне длин волн выше 800 нанометров.
При тусклом красном свечении TRAPPIST-1 гипотетическая Земля получала бы менее одного процента фотонов, получаемых от нашего Солнца. Согласно исследованию, процесс, который на Земле занял 700 миллионов лет, на Земле, вращающейся вокруг TRAPPIST-1, занял бы 63 миллиарда лет. А кембрийский взрыв произошел бы спустя ошеломляющие 235 миллиардов лет.
Таким образом жизнь основанная на Земной биологии и химии, возможно, не сможет развиться до наших масштабов на большинстве подходящих планет. Если конечно жизнь не найдет другого пути, что вполне возможно, но делать такие выводы пока рано, так как нам известна только одна планета на которой жизнь существует. Собственно , все вписывается в концепцию, чем более высокоорганизованная жизнь, тем реже встречаются планеты на которых она существует.