Растительность в теплых и влажных регионах Земли обычно богаче и разнообразнее, чем в холодных и сухих. Ученые считают, что больший рост растений дает больше энергии и экологического пространства для животных, связывая условия, благоприятные для фотосинтеза, с возможностями для развития жизни. Фотосинтез преобразует свет в химическую энергию, и ученые полагают, что количество уловленной за всю историю планеты энергии может влиять на ее эволюцию — более молодая, теплая и влажная планета имеет больший эволюционный потенциал, чем более старая, холодная и сухая.

За 3,2 миллиарда лет, предшествовавших появлению на Земле более эффективных сосудистых растений, в ходе фотосинтеза было связано и включено в состав органического вещества примерно 2,4 × 10²⁵ граммов углерода. После появления этих растений, обладающих специализированными тканями для транспорта воды и питательных веществ, до возникновения человека было связано еще 7 × 10²⁵ граммов углерода. Эти данные позволили исследователям сопоставить эволюционную историю Земли с масштабами фотосинтеза, которые могли бы поддерживаться на других планетах.

Планеты, вращающиеся вокруг красных карликов — самых распространенных звезд нашей галактики, — считаются одними из наиболее вероятных мест для поиска жизни, но условия там отличаются от земных. Многие из них приливно заблокированы: одна и та же сторона всегда обращена к звезде, а другая — от нее.

«Если на этих планетах возникла жизнь, способная к фотосинтезу, то она, вероятно, занимается этим на миллиарды лет дольше, чем жизнь на Земле, — отметил Майкл Гоуэнлок, соавтор исследования. — Однако общий годовой объем фотосинтеза, вероятно, ниже, поскольку света там меньше, а для фотосинтеза доступна лишь половина площади поверхности планеты. Кто же впереди? Именно эту загадку мы пытаемся решить с помощью количественного анализа».

Среди 29 близлежащих экзопланет, потенциально способных иметь жидкую воду, команда ученых из Университета Северной Аризоны выявила лишь две, на которых жизнь могла бы продвинуться дальше эволюционной стадии Замли. Эти планеты — GJ 1061c и K2-3d — крупнее, горячее, ярче и старше большинства землеподобных планет в нашем звездном окружении. Еще три могли достичь стадии, примерно сопоставимой с земной мезозойской эрой — эпохой динозавров.

Поскольку рост растений также зависит от температуры и осадков, исследователи смоделировали разные условия климата экзопланет. С их помощью они оценили потенциальный рост растений за время жизни планет и смогли сделать вывод о том, насколько далеко могла продвинуться эволюция.

Для TRAPPIST-1e — планеты, расположенной в 40 световых годах от Земли, — расчеты показали, что за все время ее существования потенциальный объем уловленного углерода составил лишь 21% от общего земного показателя, несмотря на то, что планета на несколько миллиардов лет старше Земли.

«Поскольку этот показатель ниже того, что был характерен для Земли до появления более эффективных сосудистых растений, мы предположили, что TRAPPIST-1e, возможно, находится лишь на микробной стадии эволюции», — отметил Кэмерон Храбак, соавтор исследования.

Атмосфера TRAPPIST-1e или любой другой из этих планет способна кардинально изменить климат и условия для фотосинтеза, тем самым скорректировав этап эволюции, предсказанный моделью. Будущие наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» могут дать данные, позволяющие уточнить эти оценки, пишет Scitech Daily.

С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы подробно изучили атмосферу экзопланеты, расположенную в системе TRAPPIST-1. Хотя пока им не удалось найти окончательные доказательства наличия у неё атмосферы и определить ее состав, они смогли исключить несколько вариантов. В частности, она точно не похожа на атмосферу Марса и Венеры.