Аннотация:
Новое исследование предполагает, что возможность развития сложной жизни на экзопланетах зависит не только от того, как долго существует планета, но и от того, сколько фотосинтетической энергии она накопила за свою долгую историю. Исследовательская группа проанализировала 29 экзопланет вблизи Солнечной системы, на которых может быть жидкая вода, и предположила, что только две из них могли развиться за пределами нынешней стадии эволюции Земли, а остальные три, возможно, достигли периода, подобного мезозойской эре и жизни динозавров на Земле. Исходя из этого, исследователи полагают, что вероятность появления вблизи Земли высокоразвитых инопланетных цивилизаций невелика, однако они не исключают их существования.
Исследование возглавил Крис Даути, профессор экологической информатики Университета Северной Аризоны, и оно было опубликовано в Международном журнале астробиологии. Команда рассматривает фотосинтез как «часы», которые измеряют эволюцию жизни на планете: фотосинтез преобразует свет в химическую энергию. Чем энергичнее растет растение, тем больше энергии и экологического пространства оно может предоставить животным. Следовательно, на более молодой, но более теплой и влажной планете могло возникнуть больше жизни, чем на более старой, но более холодной и сухой планете.
Исследователи использовали в качестве ориентира фиксацию углерода на Земле. За 3,2 миллиарда лет до появления эффективных сосудистых растений в ходе фотосинтеза на Земле было зафиксировано совокупное количество углерода примерно 2,4 × 10²⁵ г. После появления сосудистых растений и до эволюции человека было зафиксировано дополнительно 7×10²⁵г углерода. Сосудистые растения имеют специализированные ткани для транспортировки воды и питательных веществ. Исследовательская группа использовала это, чтобы сравнить исторические уровни фотосинтеза на Земле с возможными на других планетах.
Красные карлики — самые распространенные звезды Млечного Пути, а планеты вокруг них рассматриваются как одна из потенциальных целей для поиска жизни. Однако многие планеты находятся в состоянии приливной блокировки: всегда одна сторона обращена к звезде, а другая сторона обращена от звезды. Соавтор исследования Майкл Гованлок, доцент Университета Северной Аризоны, отметил, что если на этих планетах появится фотосинтетическая жизнь, продолжительность их фотосинтеза может продлиться на миллиарды лет дольше, чем на Земле; однако, поскольку доступно меньше света, а площадь поверхности планет, на которых может осуществляться фотосинтез, может составлять только половину, общий годовой фотосинтез может быть ниже. Команда пытается количественно определить, какой тип планеты более продвинулся в эволюции жизни.
Основываясь на климатической карте экзопланеты, смоделированной Денисом Сергеевым, преподавателем Бристольского университета, и сочетая такие переменные, как температура, свет и осадки, влияющие на рост растений на Земле, исследователи оценили объем роста растений, которые могли произойти на разных планетах за свою историю, и высказали предположения об эволюционных стадиях жизни. Одним из таких случаев является TRAPPIST-1e, находящаяся на расстоянии около 40 световых лет от Земли. Хотя он на миллиарды лет старше Земли, по оценкам моделей, за время своего существования он усвоил лишь 21% всего углерода Земли.
Соавтор исследования и выпускник Университета Северной Аризоны Кэмерон Грабак заявил, что этот уровень даже ниже, чем количество углерода, зафиксированного на Земле до появления эффективных сосудистых растений, поэтому исследовательская группа предполагает, что жизнь на TRAPPIST-1e все еще может находиться на микробной стадии, отставая от Земли. Однако атмосферы планет могут существенно изменить климат и фотосинтетические возможности, влияя на модельные оценки стадий эволюции. Будущие наблюдения с космического телескопа Джеймса Уэбба могут предоставить атмосферные данные, которые помогут пересмотреть прогнозы. Текущие расчеты также предполагают, что жизнь существует и развивается примерно так же, как на Земле.
На планетах, которые, по прогнозам исследовательской группы, могут находиться за пределами земных стадий фиксации углерода и эволюции, осадки часто являются основным фактором, ограничивающим рост растений. Рост растений на Земле может быть ограничен светом, температурой или осадками. Например, хотя в пустынях много солнечного света, они не могут поддерживать густую растительность из-за нехватки воды. Такие различия в окружающей среде также повлияют на то, какие организмы смогут процветать. Исследователи предполагают, что если на этих экзопланетах появится разумная жизнь, их экологическая среда может больше напоминать пустыню или районы с умеренным климатом. Люди, возможно, также эволюционировали в лесах саванны, где осадки ограничивали рост растений. Даути позаимствовал метафору из произведений поп-культуры, чтобы сказать, что экологическая среда, в которой существует такая инопланетная жизнь, может быть больше похожа на «Дюну», чем на «Аватар».
Комментарии