Почему у красных карликов меньше шансов на фотосинтез ⚡ экспресс
Построена радиационно-термодинамическая модель, количественно оценивающая максимальную полезную работу излучения звезды для заданной конфигурации звезда–планета. На основе эксергии получены верхние границы мощности фотосинтеза и длинноволновых порогов поглощения. Выведены кинетически ограниченные красные пределы для фотохимии с высоким изменением свободной энергии (ΔG) и применены к планетам земного типа с одинаковым болометрическим потоком от чёрнотельных источников спектральных классов FGK и M. Расчёт порогового потока фотонов и усечённой эксергии ниже красного предела фотосистемы II показал, что однофотонный кислородный фотосинтез ограничен ближним инфракрасным диапазоном у звёзд солнечного типа и более синей областью у поздних M-карликов. Интегральные по спектру запасы пороговых фотонов и эксергии для стадии окисления воды в ~5 раз больше у FGK-звёзд, чем у M-карликов с T≈3000 K. Для системы Солнце–Земля эксергетический предел производства O₂ на несколько порядков превышает наблюдаемый поток, что согласуется с реальной эффективностью фотосинтеза.
Для фотосинтеза с выделением кислорода необходимо расщеплять воду. Это сродни водяному колесу: чтобы оно вращалось, нужен сильный поток. Свет выполняет роль потока, а частицы света — его струи. У красных карликов, самых распространённых звёзд, свет «холодный» и слабый — струи едва движут колесо.
Однако даже на Земле, с её ярким Солнцем, колесо использует лишь каплю доступной энергии. Теоретически возможный выход кислорода в тысячи раз выше реального. Поэтому сложная жизнь может прятаться незамеченной — а искать её стоит у звёзд, похожих на нашу.
🎯 Верхний теоретический предел получения кислорода на Земле в тысячи раз превышает то, что реально производят растения.