В новом исследовании «Эффективность кислородного фотосинтеза на землеподобных планетах, находящихся в зоне обитаемости» итальянские астрофизики описывают объём излучения, получаемый открытыми на сегодня экзопланетами от их светил.

На сегодня подтверждено существование 4422 экзопланет в 3280 звёздных системах. Подтверждения ждут ещё 7445 кандидатов. Лишь малая часть их – 165 – являются каменистыми и сравнимы по размеру с Землёй. Ещё меньше таких планет находятся в зоне обитаемости.

С запуском новых инструментов (типа телескопа «Джеймс Уэбб») мы, вероятно, найдём больше таких планет, поскольку сможем замечать планеты меньшего размера, находящиеся ближе к светилам. Однако в новом исследовании учёные утверждают, что биосферы, подобные земной, могут встречаться на экзопланетах очень редко.

Свои выводы учёные делают на основе знаний о работе биосферы нашей планеты. Жизнь появилась на Земле порядка 4 млрд лет назад – всего через 500 млн лет после того, как образовалась сама планета.

Первые формы жизни, одноклеточные микробы, создавали питательные вещества и кислород посредством фотосинтеза, потребляя солнечный свет и двуокись углерода – в то время этот газ был одной из основных составляющих атмосферы. Всё это привело к кислородной катастрофе, позволившей появиться более сложным формам жизни.

Оксигенный (выделяющий кислород) фотосинтез полагается на солнечный свет с длинами волн в промежутке от 400 до 700 нм, что примерно соответствует видимому диапазону. И это составляет проблему, поскольку жёлтых карликов класса G (как наше Солнце) довольно мало – среди всех звёзд Млечного Пути их от 1% до 4%. Чаще всего встречаются красные карлики класса М – в нашей галактике их 75%. Большая часть их излучения приходится на ультрафиолет.

Kepler 422-b (слева; как её представляет художник) по сравнению с Землёй (справа)

Изучив известные экзопланеты, астробиологи пришли к выводу, что лишь одна из них получает нужное излучение в достаточном количестве – это Kepler-442b, каменистая планета в два раза больше Земли, находящаяся на орбите оранжевого карлика класса К, расположенного в 1206 световых годах от нас.

Также исследователи подсчитали, что звёзды с температурой поверхности в два раза меньшей, чем у нашего Солнца (5780 К) не в состоянии выдавать достаточно излучения для поддержания биосферы, похожей на земную.

Кроме того, голубые и белые звёзды с очень большой температурой поверхности тоже не подходят для жизни – хотя на планетах, попадающих в обитаемую зону таких звёзд, и могут развиться фотосинтезирующие организмы, излучение таких звёзд не может поддерживать биосферу достаточно долгое время для развития сложных организмов.