Кислородный тупик у красной звезды ⚡ экспресс
Происхождение кислородного фотосинтеза на Земле предшествовало Великому кислородному событию (2.3 млрд лет назад) примерно на 700 млн лет. Если пропорционально перенести эту задержку на землеподобную планету у звезды TRAPPIST-1 (поздний M-карлик, Teff 2560 K), то из-за крайней слабости фотосинтетически активной радиации (всего 0.9% от земной) линейно оцененное время до ГОЕ составило бы 63 млрд лет. Учет фотоингибирования (светового насыщения и спада фотосинтеза), а также расширения диапазона ФАР на 50 нм (увеличивающего число фотонов в 2.5 раза) сокращает эту оценку до 1–5 млрд лет. Однако некислородные фототрофы, способные использовать ближний ИК вплоть до 1100 нм, имеют доступ к 22-кратному превосходству фотонов и, вероятно, доминируют в таких низкоэнергетических условиях. Следовательно, на планетах у поздних M-звезд кислород может так и не достичь значимых уровней, делая появление сложной макроскопической жизни крайне маловероятным.
У TRAPPIST-1 кислородный фотосинтез проигрывает гонку. Эта звезда-карлик светит в основном инфракрасным, а не видимым светом, как Солнце. Земные растения, улавливая свет определённых цветов, накопили кислород, но здесь таких лучей ничтожно мало. В одиночку процесс занял бы 63 миллиарда лет — больше возраста Вселенной. С поправкой на то, что избыток света вредит клеткам и допустимый диапазон шире, время сжимается до 1–5 миллиардов лет. Но в гонку вступают бактерии, не дающие кислорода, зато идеально видящие инфракрасный свет вплоть до 1100 нанометров. У TRAPPIST-1 его в 22 раза больше видимого. Они захватят океаны, перекрыв ресурсы конкурентам. Вместо зелени — пурпурные моря. Без кислорода не случится Кембрийский взрыв — лавина сложных организмов. Поэтому большинство землеподобных планет у красных карликов, открытых благодаря Уильяму Боруцкому и Дэвиду Шарбонно, навечно останутся миром микробов. Судьбу биосферы решает не только расстояние до звезды, но и цвет её света.
🎯 На Земле пурпурные серные бактерии, использующие инфракрасный свет, до сих пор живут в горячих источниках — возможно, так выглядела жизнь в древних океанах до кислородной революции.