Чому поруч із Землею немає розвинених цивілізацій: вчені висунули нову гіпотезу

Група вчених під керівництвом Крістофера Дауті з Університету Північної Арізони запропонувала новий підхід до оцінки потенціалу розвитку життя на екзопланетах. Замість того щоб орієнтуватися лише на вік планети, дослідники врахували, скільки органічної речовини фотосинтезуючі організми теоретично могли б виробити за весь час існування сприятливих умов. Саме накопичена фотосинтетична продуктивність, на думку авторів, може бути ключовим чинником швидкості еволюції складних екосистем.

Дослідники застосували цю модель до 29 найближчих екзопланет, які розглядаються як потенційно придатні для існування рідкої води. Для кожної з них оцінювалася кількість енергії, доступної для фотосинтезу, з урахуванням характеристик зірки, віку системи та передбачуваних умов на поверхні. Результати виявилися несподіваними: більшість цих світів можуть поступатися Землі за потенціалом розвитку життя, навіть якщо вони на кілька мільярдів років старші за неї.

Одним із головних об’єктів дослідження стала екзопланета TRAP­PIST-1e — кам’яниста планета розміром із Землю, розташована приблизно за 40 світлових років від нас у зоні потенційної населеності червоного карлика TRAPPIST‑1. Незважаючи на вік близько 7,6 мільярда років, що значно перевищує вік Землі, розрахункова накопичена фотосинтетична продуктивність планети становить лише близько 21% від земної. За цим показником вона відповідає умовній «мікробній стадії» — ще до рівня, якого Земля досягла до появи судинних рослин.

Головна причина такого відставання — приливне захоплення: TRAP­PIST-1e повернута до своєї зірки одним боком, тоді як інший перебуває у вічній темряві. Це різко обмежує площу поверхні, де міг би відбуватися фотосинтез. Крім того, червоні карлики значно тьмяніші за Сонце, що додатково знижує доступну енергію. Схожі обмеження, за розрахунками авторів, стосуються більшості розглянутих планет.

Для порівняння дослідники використали дані про Землю: до появи судинних рослин земна біосфера зафіксувала близько 2,4 × 10²⁵ грамів вуглецю, а від того моменту до появи людини — ще приблизно 7 × 10²⁵ грамів. Ці значення слугували умовними орієнтирами для класифікації інших планет за еволюційними стадіями. Серед 29 розглянутих світів лише GJ 1061c та K2-3d показали розрахункову продуктивність, що відповідає вищим еволюційним стадіям, — обидві планети отримують відносно багато енергії від своїх зірок і мають великий вік.

Автори також пов’язують свої висновки з парадоксом Фермі — питанням про те, чому при величезній кількості зірок і планет людство досі не виявило ознак розвинених позаземних цивілізацій. Запропонована модель припускає, що навіть дуже старі планети навколо червоних карликів можуть розвивати біосфери повільніше за Землю через низьку фотосинтетичну продуктивність. Це не виключає існування там розумного життя, але робить його появу менш ймовірною за стандартними часовими масштабами.

Автори наголошують, що їхня модель не є прогнозом щодо реального стану конкретних планет: невідомо, чи існує там життя взагалі, чи використовувало б воно фотосинтез і чи є універсальна залежність між кількістю зафіксованого вуглецю та появою складних організмів. Результати також суттєво залежать від припущень про склад атмосфер, температуру та кількість води — параметрів, які поки що вивчені недостатньо. Уточнити їх, зокрема, має допомогти космічний телескоп «Джеймс Вебб».