Из-за недостатка света и энергии для фотосинтеза на соседних экзопланетах развитая инопланетная цивилизация крайне маловероятна, а местная эволюция с высокой долей вероятности находится лишь на микробной стадии.
Ключевые тезисы:
- Развитие жизни на планетах напрямую зависит от количества доступной энергии для растений, а не только от возраста самой планеты.
- Популярная экзопланета TRAPPIST-1e накопила лишь 21% углерода по сравнению с Землей и, вероятно, населена только микробами.
- Если на соседних экзопланетах существует сложная жизнь, ее экосистема будет напоминать суровые засушливые пустыни, а не пышные тропические леса.
Учёные выяснили, что встреча с высокоразвитой инопланетной цивилизацией в ближайших к нам звёздных окрестностях крайне маловероятна. Новое исследование доказывает: даже если экзопланеты старше Земли на миллиарды лет, из-за недостатка энергии для растений местная эволюция, скорее всего, застряла на стадии микробов.
Парадокс Ферми и энергетический лимит эволюции
Физик Энрико Ферми однажды задал знаменитый вопрос: учитывая высокую вероятность существования разумной жизни в галактике, где же все? Исследователи из Университета Северной Аризоны (NAU) предложили простой и весьма отрезвляющий ответ. Наш звёздный район может быть абсолютно тихим просто потому, что большинство соседних планет безнадёжно отстают от Земли в эволюционном развитии.
Команда под руководством профессора экоинформатики Криса Доути выдвинула гипотезу, согласно которой сложность жизни на потенциально обитаемых экзопланетах зависит не только от прошедшего времени, но и от совокупной энергии растений. Оказалось, что эволюция — это не автоматический эскалатор, который неумолимо едет вверх просто потому, что часы тикают.
На Земле теплые и влажные регионы могут похвастаться большим разнообразием флоры и фауны, чем холодные и сухие. Обилие растительности создает больше экологического пространства для появления животных. Следовательно, относительно молодая, но тёплая и влажная планета может обогнать в эволюционном развитии более старый, но холодный и сухой мир. Природа не выдала инопланетянам магический ускоритель прогресса, поэтому им приходится полагаться на медленный и капризный механизм фотосинтеза.
Ловушка красных карликов
Планеты, на которых с наибольшей вероятностью может зародиться жизнь, вращаются вокруг красных карликов — самого распространенного типа звезд в нашей галактике. Эти миры часто старше Земли на миллиарды лет. Однако свет их звезд более тусклый, а сами экзопланеты нередко находятся в приливном захвате, то есть повернуты к своему солнцу всегда только одной стороной.
«Если на этих планетах появилась фотосинтезирующая жизнь, она занималась этим процессом на миллиарды лет дольше, чем на Земле, — отмечает соавтор исследования, доцент информатики NAU Майкл Гоуэнлок. — Однако общий годовой объем фотосинтеза там, скорее всего, ниже: света меньше, а для поглощения энергии доступна только половина поверхности. Мы попытались количественно решить эту загадку и понять, кто же вырвался вперед».
Опираясь на климатические модели экзопланет, созданные Денисом Сергеевым из Бристольского университета, ученые составили карты температур, освещенности и осадков. Именно эти три переменные являются главными драйверами роста растений на нашей планете. На основе этих карт авторы спрогнозировали потенциальные темпы эволюции для TRAPPIST-1e и 28 других ближайших экзопланет, где теоретически может быть жидкая вода.
TRAPPIST-1e и углеродная математика
Чтобы понять масштабы отставания, исследователи обратились к земной статистике. За 3,2 миллиарда лет, до появления более эффективных сосудистых растений, Земля зафиксировала (превратила в органику) около 2,4 × 10²⁵ граммов углерода. Ещё 7 × 10²⁵ граммов было зафиксировано до того, как на арену вышли люди.
Система TRAPPIST-1e находится в 40 световых годах от нас (это около 378 триллионов километров). Несмотря на то, что эта планета старше Земли на несколько миллиардов лет, исследователи подсчитали, что она накопила лишь 21% от земного объема углерода.
«Поскольку это меньше, чем Земля накопила до эволюции сосудистых растений, мы предполагаем, что TRAPPIST-1e всё ещё находится на микробной стадии развития, — объясняет Кэмерон Храбак, выпускник NAU и соавтор работы. — Это серьезное отставание от Земли».
Проведя аналогичные расчеты для 29 экзопланет, ученые выявили лишь двух кандидатов (GJ 1061c и K2-3d), жизнь на которых могла бы обогнать земную. Эти планеты крупнее, горячее, ярче и старше большинства других миров по соседству. Еще три планеты, по оценкам биологов, могут находиться на мезозойской стадии — проще говоря, переживать эпоху собственных динозавров.
Не «Аватар», а «Дюна»
Конечно, эти цифры лишь предварительные расчеты, а не окончательный приговор. Атмосфера экзопланет способна радикально менять климат и ход фотосинтеза. Ожидается, что будущие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба дадут новые данные, которые позволят уточнить эти оценки.
Тем не менее, исследование уже сейчас позволяет понять экологические ограничения, формирующие инопланетные биосферы. На Земле буйство жизни сдерживается светом, температурой или осадками. На тех редких экзопланетах, которые гипотетически могли бы превзойти Землю по объему накопленного углерода, главным ограничивающим фактором является недостаток дождей.
Если в нашем звёздном районе всё же существует развитая внеземная цивилизация, экосистемы, сформировавшие этих существ, будут напоминать пустыни или засушливые саванны. По словам Криса Доути, если использовать образы из поп-культуры, природа на таких планетах будет больше похожа на суровый мир «Дюны», чем на пышные джунгли «Аватара». Так что пока земляне могут спать спокойно — вторжение высокоразвитых пришельцев из соседних звёздных систем вряд ли входит в планы Вселенной.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Почему более старые планеты могут отставать от Земли в развитии?
Эволюция зависит не только от времени, но и от количества энергии, которую организмы могут получить через фотосинтез. На старых планетах вокруг тусклых звезд света и тепла недостаточно, поэтому жизнь там развивается гораздо медленнее.
Правда ли, что на соседних экзопланетах нет жизни?
Ученые этого не утверждают. Жизнь там вполне может существовать, но из-за дефицита энергии большинство соседних миров, скорее всего, населено лишь примитивными бактериями и микробами, а не разумными существами.
Как исследователи смогли это подсчитать?
Авторы работы смоделировали климат 29 ближайших экзопланет, оценив распределение света, тепла и осадков. Затем они рассчитали, сколько углерода могла бы накопить местная биосфера за всю свою историю, и сравнили эти показатели с этапами земной эволюции.
Источник: Christopher E. Doughty et al, Calculating potential cumulative carbon fixed and evolutionary stage for Earthlike planets in our solar neighborhood, International Journal of Astrobiology (2026). DOI: 10.1017/s1473550426100378
Читайте также: Инопланетные цивилизации могут быть слишком развитыми, чтобы мы их заметили