Одним из самых важных событий в истории Земли стало Великое кислородное событие (ВКС). Около 2,3 миллиарда лет назад фотосинтезирующие цианобактерии начали выделять кислород в атмосферу. Для накопления достаточного количества кислорода, необходимого для сложной жизни, потребовалось около 2,5 миллиардов лет. Этот процесс в итоге привел к кембрийскому взрыву — появлению сложной животной жизни.

Возникает вопрос: возможно ли аналогичное событие на экзопланетах, вращающихся вокруг тусклых красных карликов (звёзд типа M), которых в Млечном пути больше всего? Эти звёзды излучают значительно меньше энергии, чем Солнце, что ставит под сомнение возможность фотосинтеза, способного вызвать накопление кислорода в атмосфере.

В новом исследовании Джозеф Солиз и Уильям Уэлш изучили систему TRAPPIST-1 — красного карлика с семью каменистыми планетами, три из которых находятся в зоне, пригодной для существования жидкой воды. Планета TRAPPIST-1e, размером и орбитой близкая к Земле, стала объектом моделирования.

Учёные подсчитали, что на экзопланете в зоне обитаемости красного карлика фотосинтетически активного излучения (ФАР) будет всего 0,9% от земного. При таких условиях для накопления кислорода, аналогичного ВКС, потребовались бы примерно 63 миллиарда лет — в 4,5 раза больше возраста Вселенной.

Даже с учётом фотоингибирования и других факторов срок сократился до 1–5 миллиардов лет. Но ключевое ограничение остаётся: многие фотосинтезирующие бактерии, способные выживать в условиях низкой освещённости, не производят кислород. Они могли бы доминировать на планетах красных карликов, препятствуя возникновению кислородного фотосинтеза.

Авторы делают вывод, что на таких планетах, скорее всего, преобладали бы медленно растущие микробные сообщества, а сложная жизнь, подобная земной, маловероятна. Исключение возможно только в случае необычных механизмов фотосинтеза, позволяющих использовать слабое инфракрасное излучение.

Таким образом, слабое свечение красных карликов делает их экзопланеты малопригодными для возникновения сложной жизни, даже если они находятся в зоне, пригодной для существования воды.