我们银河系中的大多数行星可能都处于永久微生物阶段
一颗被行星包围的M矮星的艺术家想象图。图片来源：uux.cn/NASA/喷气推进实验室-加州理工/MSSS
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：几十年来，寻找地球之外生命的过程一直源于一个简单而充满希望的想法。寻找与我们相似的行星，那些常见且寿命长的绕行恒星，那里很可能生长着复杂的存在。最诱人的目标是M矮星，这些小型红色恒星以压倒性的数量填满了我们的银河系。围绕它们运行的行星，距离恰到好处，温度足够高，适合液态水。
但圣地亚哥州立大学研究人员的一项新研究讲述了一个更为安静、更令人警醒的故事。根据他们的发现，许多行星可能沐浴在错误的光线中。没有合适的光线，导致动物、森林和有思想生命出现在地球上的漫长而微妙的事件链可能永远不会开始。
光与生命的古老交易
在地球上，复杂的生命并非一蹴而就。数十亿年来，这颗星球上只有微观生物居住。最终改变一切的是光合作用，植物和某些细菌将阳光转化为可用能量的能力。
这些生物吸收阳光时，会释放氧气作为副产物。大约23亿年前，科学家称之为“大氧化事件”期间，地球大气中开始有意义地积累氧气。这种转变重塑了地球。随着时间推移，氧气水平上升到足以支持多细胞生命的水平，为随后出现复杂生物的爆炸奠定了基础。
根据我们所知，这个序列不是可选的。复杂生命要在其他地方出现，也需要类似的事情发生。氧气必须积聚。而要实现这一点，光合作用必须高效运行很长时间。
有用的光线的狭窄窗口
光合作用不是随便用任何光线就能实现的。它依赖于电磁波谱中一种非常特定的切片，称为光合作用主动辐射（PAR）。这种光的波长范围在400到700纳米之间，这个范围植物、藻类和蓝藻实际上可以利用。
我们的太阳提供了大量这样的光。但M矮星则不同。它们的光芒主要由红外辐射主导，而红外线大部分位于PAR范围之外。科学家们早已知道这一点，但有一个关键问题仍未得到解答。这种可用光的缺乏会在多大程度上减缓氧气的上升，从而减缓复杂生命的可能性？
研究人员通过比较红矮星的光与我们恒星的阳光，模拟不同细菌在这些条件下如何产生氧气来寻找答案。
看着氧气时钟变慢
结果非常明显。由于M矮星发射的光合作用能量极少，附近类地行星的氧气产生将以冰川速度缓慢。
在一个模拟情景中，聚焦于类似TRAPPIST-1e的行星，团队发现达到与地球相当的氧气水平，最坏情况下可能需要长达630亿年。这不仅仅是慢。它实际上是冻结的。
即使研究人员尝试了更乐观的可能性，假设外来细菌能够适应现有光线，甚至在极低光环境下繁衍生息，前景也几乎没有改善。在这些情景下，达到类似寒武纪大爆发的时间尺度——即以多样复杂动物出现为标志的进化爆发——仍然超过一百亿年。
这种延迟很重要，因为复杂生命不仅仅需要氧气。它需要时间、稳定性，以及能够支持长时间进化实验而不耗时的环境。
方程中写成的直白结论
经过计算，研究人员以惊人的清晰度总结了他们的发现。他们写到一颗理论上的地球大小行星绕着M矮星运行时写道：
研究人员在发表于arXiv预印本服务器的论文中评论道：“我们得出结论，在这样一个假设的行星（一个理论上绕M矮星运行、绕M矮星运行的地球大小行星）上，大气中的氧气永远不会达到显著水平，更别说寒武纪大爆发了。”“因此，在这些星球上存在复杂的动物生命的可能性非常低。”
这些词有分量，因为M矮人并非罕见的奇异存在。它们是银河系中最常见的恒星。如果它们的行星难以产生富含氧气的大气层，那么能够支持复杂生物学的环境可能远没有许多人预期的那么广泛。
红光下的微生物
重要的是，这项研究并不认为红矮星周围生命本身是不可能的。简单生物，尤其是微生物生命，仍然可能存在。氧气积累的缓慢速度并不能阻止细菌生存、适应并在他们的世界中扩散。
但仅靠微生物并不能建造森林、珊瑚礁或文明。没有足够的PAR，光合作用无法为复杂生物依赖的长期氧气积累提供动力。在这个红灯照耀的宇宙社区里，生命或许永远渺小而寂静。
重新思考寻找方向
其影响远远超出单一类型的恒星。多年来，M矮星系一直是寻找适居星球的主要目标，正是因为它们数量丰富且易于研究。这项研究表明，仅有丰盛可能还不够。
如果复杂生命需要在光合活跃范围内产生更高能光的恒星，那么科学家们可能需要重新思考他们的仪器定位。最有前景的行星可能更像我们的太阳一样围绕恒星运行，进化时钟可以足够快地进行，从而产生影响。
为何这项研究重要
这项研究重塑了天体生物学中最基本的假设之一：即处于适当温度区的地球大小行星自动是复杂生命的强候选者。通过展示恒星光质量如何直接控制生物进化速度，研究为寻找地球之外生命增添了关键的新滤镜。
它提醒我们，适居性不仅仅是热量或水的问题。它关乎能量、时间，以及数十亿年来安静而持续的可用阳光流动。在充满恒星的星系中，并非所有光都能给予生命同样的生长机会。
随着科学家们不断完善对其他生命的探索，这项工作提供了基于物理学、生物学和深远时间的指导。它缩小了视野范围，但也让焦点更加清晰。通过这样做，它让我们更接近理解生命可能存在的地点，更接近理解它为何存在于此。
研究详情
Joseph J. Soliz 等人，《光合作用活性辐射的缺失表明晚期M星系外行星无复杂生命》，arXiv（2026）。DOI：10.48550/arxiv.2601.02548
