Растения могут хорошо расти под инопланетным небом

Фотосинтез кардинально изменил Землю, что привело к Кислородной катастрофе, появлению многоклеточной жизни, озонового слоя и выходу жизни на сушу. Но земные фотосинтезирующие организмы эволюционировали под светом Солнца — звезды G-типа, которые составляют лишь 7–8% звезд Млечного Пути.

Для понимания обитаемости экзопланет важно изучать более распространенные типы звезд. Ученые считают, что оптимальными для жизни могут быть звезды K-типа (оранжевые карлики). Они:

  • Массивнее и стабильнее красных карликов (M-типа).
  • Имеют стабильную светимость до 70 млрд лет (против ~10 млрд у Солнца).
  • Их зоны обитаемости дальше, что исключает приливную блокировку планет.
  • У них слабее вспышечная активность, угрожающая стерилизацией планет.

Авторы нового исследования в International Journal of Astrobiology впервые изучили, как фотосинтез протекает под смоделированным светом звезды K-типа.

Эксперимент с растениями и цианобактериями

Исследователи выбрали два организма:

  1. Кресс-салат (Lepidium sativum) — быстрорастущее растение.
  2. Цианобактерия Chroococcidiopsis — экстремофил, устойчивый к радиации и высыханию.

Их выращивали в трех условиях: солнечный свет (контроль), свет K-карлика и темнота.

Результаты

Для кресс-салата:

  • Визуально образцы под солнечным и K-светом были схожи.
  • Прорастание под K-светом часто начиналось на 1–2 дня раньше.
  • Растения были выше, имели большую площадь листьев и несколько более высокое содержание воды.
  • Сухая масса под K-светом была ниже.
  • Фотосинтетическая эффективность не показала значимых различий между солнечным и K-светом.

Для цианобактерий:

  • Показатель роста (средняя интегральная плотность, IntD) под K-светом был выше, чем под солнечным, но разница не была статистически значимой.
  • В темноте рост был незначительным.

Значение и ограничения

Исследование подтверждает, что фотосинтез возможен под светом звезд K-типа. Это важно для поиска биосигнатур на экзопланетах.

Ограничение: эксперимент не учитывал естественных суточных колебаний интенсивности света, которые важны для адаптации растений (например, для механизма нефотохимического тушения, NPQ).

Вывод: K-карлики могут быть «золотой серединой» (Goldilocks stars) в поиске обитаемых миров, а фотосинтезирующие организмы способны адаптироваться к их излучению.