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一项新研究提出，系外行星上的复杂生命能否演化，不只取决于行星存在了多久，还可能取决于其在漫长历史中积累了多少光合作用能量。研究团队分析了太阳系附近29颗可能存在液态水的系外行星，认为其中只有两颗可能已发展到超过地球当前演化阶段的水平，另有三颗或达到类似地球中生代、恐龙生活的时期。研究人员据此认为，地球附近出现高度发达外星文明的可能性不高，但并未排除其存在。
研究由北亚利桑那大学生态信息学教授克里斯·道蒂领衔，发表于《国际天体生物学杂志》。团队将光合作用视为衡量行星生命演化的一种“时钟”：光合作用把光转化为化学能，植物生长越旺盛，可能为动物提供的能量和生态空间就越多。因此，一颗更年轻但温暖潮湿的行星，生命演化程度可能超过一颗更古老却寒冷干燥的行星。
研究人员以地球的碳固定量作为参照。在高效维管植物出现前的32亿年间，地球光合作用累计固定约2.4×10²⁵克碳；维管植物出现后至人类演化之前，又固定约7×10²⁵克碳。维管植物拥有运输水分和养分的专门组织。研究团队据此比较地球历史与其他行星可能达到的光合作用水平。
红矮星是银河系中最常见的恒星，其周围行星被视为寻找生命的潜在目标之一，但许多行星处于潮汐锁定状态，始终以同一面朝向恒星，另一面则背向恒星。研究合作者、北亚利桑那大学副教授迈克尔·戈万洛克指出，若这些行星上出现光合生命，其光合作用持续时间可能比地球长数十亿年；但由于可获得的光更少，而且可进行光合作用的行星表面积可能只有一半，年度光合作用总量反而可能较低。团队正试图定量判断哪类行星的生命演化更领先。
研究人员根据布里斯托大学讲师丹尼斯·谢尔盖耶夫模拟的系外行星气候图，结合温度、光照和降水等影响地球植物生长的变量，估算不同星球在其历史中可能产生的植物生长量，并推测生命演化阶段。距离地球约40光年的TRAPPIST-1e便是其中一个案例。尽管它比地球古老数十亿年，模型估算其一生累计固定的碳仅相当于地球总量的21%。
研究合作者、北亚利桑那大学校友卡梅伦·赫拉巴克表示，这一水平甚至低于地球在高效维管植物演化前固定的碳量，因此研究团队推测，TRAPPIST-1e上的生命可能仍处于微生物阶段，落后于地球。不过，行星大气可能显著改变气候和光合作用能力，从而影响模型对演化阶段的估计。未来詹姆斯·韦布太空望远镜的观测或能提供大气数据，帮助修正推算。当前计算还假设生命存在，并大致按地球上的方式发展。
在研究团队预测可能超过地球碳固定量和演化阶段的行星中，降雨量往往是限制植物生长的主要因素。地球上的植物生长可能受光照、温度或降水限制，例如沙漠虽阳光充足，却因缺水难以支撑茂密植被；这类环境差异也会影响哪些生物能够繁衍。研究人员推测，若这些系外行星上出现智慧生物，其生态环境可能更像沙漠或温带地区。人类也可能是在降雨限制植物生长的稀树草原林地中演化而来。道蒂借用流行文化作品作比喻称，这类外星生命所在的生态环境可能更像《沙丘》，而不是《阿凡达》。
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