Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[L_Pt]

На сколько штук меньше?

Точных цифр у меня нету.



Хлорофилл b в синем спектре поглощает в ~ 470 нм (а – вообще в ультрафиолете). Как раз в этом диапазоне интенсивность солнечных лучей начинает резко падает.
По количеству квантов – интенсивность надо поделить на 680/470=1.45

В принципе согласен – не мелочь, а существенное дополнение. Но – дополнение. Зеленные растения в первую очередь настроены на красный свет 680 нм.

[Инопланетянин]

Речь не о температуре,а энергии определенной волны излучения и количестве фотонов на единицу площади.

Так ведь и количество фотонов и их энергия в этом примере выше, чем у электрической лампочки!

А, вообще, без кислорода жизнь будет медленная, печальная и одноклеточная. Непонятно, однако, что помешает ему появиться, если уж жизнь имеется?

И повторю, даже КК первого поколения с очень низкой металличностью вполне могут получить солидный кусок тяжёлых элементов от взрывов первых сверхновых. Им это даже проще, чем в случае, когда облака этих элементов сами конденсируются потому, что КК представляют из себя неплохие центры конденсации. Пройдёт такая через туманность от сверхновой - вот вам и металлические планеты.

[Golossvyshe]

   Ну если свет КК плохой и кислорода в атмосфере нет , то и жизни земного типа не может быть . Иные формы жизни представлять - дело опасное    Кстати , фотосинтез будет эффективным при каких  спектральных классах ? F и K подойдут ?

Света у КК классов М1-7 вполне достаточно для фотосинтеза. Тем более что спектральный оптимум хлорофилла сдвинут в красную область. У класса К вообще спектр по логике наиболее оптимален для этого дела. И только у самых холодных М8-9 растения будут испытывать значительный световой голод.
Вот у звёзд класса G света слишком много и он не оптимален по спектру. Напомню, земные растения имеют на прямом свету кпд ок. 1%. Лимитом служит СО2.  К тому же слишком много мягкого ультрафиолета, не задерживаемого озоновым слоем.

[Инопланетянин]

Звёздам класса G помог бы неон в верхних слоях атмосферы. Синее солнце и неоново-красное небо.

[Dem]

силы света не хватит ,чтобы фотосинтез запустить,ведь  красный карлик производит большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне

А почему растения должны ориентироваться на максимум?
На Земле растение поглощает не более доли процента падающего света - ему просто больше не усвоить. Так почему ему в условиях дефицита не ориентироваться на самый "вкусный" диапазон, а не на самый обильный?

Понимаете ? Синие фотоны никуда не деваются,они как с горки вода спускаются на колеса,"красного" хлорофила.Без них энергии ловилось бы совсем мало,только на корм бактериям. И у К7 горка то же маленькая будет,мало энергии для построения клеточной массы ,скажем равной у всех растений Земли,будет.Получаться будет только хилые недомерки(если вообще будут).

Не совсем так. Фотон - не выбирает, куда попасть. Синие фотоны, попавшие на "красное", теряются. И красные, попав на "синее" - тоже.
Т.е. общий КПД падает. Это лишь способ не остаться совсем без энергии, когда спектр не тот.

[Diman]

В принципе, у Солнца оптимальный спектр. А в ходе эволюции растения приспосабливаются к спектру. Если максимум на 555 нм, то на эту длину волны настроены и растения

[arduan]

На сколько штук меньше?

Точных цифр у меня нету.



В принципе согласен – не мелочь, а существенное дополнение. Но – дополнение. Зеленные растения в первую очередь настроены на красный свет 680 нм.

Красный карлик производит большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне, а на Земле процесс зависит от видимого света. Фотосинтез на планете красного карлика потребовал бы дополнительных фотонов для достижения потенциалов возбуждения, сравнимых с теми, которые необходимы для передачи электронов в процессе фотосинтеза на Земле. Это связано с низким средним уровнем энергии фотонов ближнего ИК-диапазона по сравнению с фотонами видимого света.


Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 микрометров;
средневолновая область: λ = 2,5—50 микрометров;
длинноволновая область: λ = 50—2000 микрометров;
То есть его диапазон: от 2000 мкм до 740 нм .
Посмотрите на мой график,выше и вы все поймете.
Потом с там же, ссылки:
.....

Звезды М-типа, так называемые красные карлики, представляют особый интерес для ученых, поскольку это наиболее распространенный тип звезд в нашей Галактике. Они излучают заметно меньше видимого света, чем Солнце: пик интенсивности в их спектре приходится на ближний ИК. Джон Равен (John Raven), биолог из Университета Данди в Шотландии, и Рэй Уолстенкрофт (Ray Wolstencroft), астроном Королевской обсерватории в Эдинбурге, предположили, что оксигенный фотосинтез теоретически возможен и при использовании фотонов ближнего ИК. При этом организмам придется использовать три или даже четыре ИК-фотона, чтобы разорвать молекулу воды, тогда как земные растения используют всего два фотона, которые можно уподобить ступеням ракеты, сообщающим энергию электрону для осуществления химической реакции.....

   и

....

наша атмосфера оставляет окна, через которые излучение может достигнуть поверхности планеты. Диапазон видимого излучения ограничен с синей стороны резким обрывом солнечного спектра в коротковолновой области и поглощением УФ озоном. Красная граница определяется линиями поглощения кислорода. Пик количества фотонов сдвинут от желтого к красному (примерно к 685 нм) из-за обширного поглощения озоном в видимой области

.....
   
Здесь можно провести аналогию,фотосинтеза ,опять с горой,в нее на разных уровнях бьют струи воды,разного наполнения и с разным напором и стекают по желобу вниз,где стоит турбина от которой идет потом ток.Ясно ,что чем ниже ее поставить тем больше воды на нее попадет и будет тока больше.  ИК -- диапазон волн -- более 740  нм. Если бы всесильная природа могла ,эту турбину она бы у нас на Земле,поставила бы и хоть на 800 нм, почему не стоит там какой-нибудь хлорофилл W ?  Как было бы все это выгодно для эволюции ? Все фотоны ,всех диапазонов туда бы стекали....Как много разных растений получали бы больше своей солнечной пищи..Раз же природа  не поставила,значит это невозможно из-за ограничений в устройстве атома Магния,свойств его электронных орбиталей и, следовательно фотоситез в ИК-диапазоне не возможен!

[gans2]

Крео понял ничего?
КК в видимом диапазоне тоже светят. И так же желты как лампочка накаливания.
Просто температура в экозоне достигается через ИК диапазон и всё. К фотосинтезу это никак не относится. Инфракрасные звезды  - это коричневые карлики

[Kweni]

Люди, вы когда-либо были в девственном дубовом лесу? На лес падает свет солнечного спектра. Листья высоких деревьев поглощают свои проценты света, остальное проходит дальше, где частично поглощается листвой деревьев пониже, далее свой процент отбирают кустарники, потом травы и папоротники, потом мхи. Немного доходит и до самой почвы. Ни одно растение не поглощает свет полностью, иначе в лесу была бы тьма, как в пещере. И теневыносливым растениям достаточно 5% естественной солнечной освещённости, чтобы расти.

Если на лес станет падать меньше видимого света, как у красных карликов, а инфракрасный свет не усваивается... Ну ярусов поглощения в лесу будет меньше, ну и что?

[Diman]

Интересно, что биологи думают по поводу фотосинтеза в спектре красного карлика. Вопрос скорее биологический, чем астрономический.

[L_Pt]

На сколько штук меньше?

Точных цифр у меня нету.



В принципе согласен – не мелочь, а существенное дополнение. Но – дополнение. Зеленные растения в первую очередь настроены на красный свет 680 нм.

Красный карлик производит большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне, а на Земле процесс зависит от видимого света. Фотосинтез на планете красного карлика потребовал бы дополнительных фотонов для достижения потенциалов возбуждения, сравнимых с теми, которые необходимы для передачи электронов в процессе фотосинтеза на Земле. Это связано с низким средним уровнем энергии фотонов ближнего ИК-диапазона по сравнению с фотонами видимого света.
...

Спектр излучения для разных температур

Как видим, для звезды М2, с температурой поверхности 3500 К спектр прекрасно подходит для типично земного окисгенного фотосинтеза с помощью хлорофилла а.
В этом плане проблемы будут только у наиболее поздних КК, кпд сильно упадет. Но никак не до нуля.
А фотосинтезирующие бактерии, которые используют свет до 1000 нм, могут благодетельствовать и возле наиболее холодных КК.

[arduan]

накаливания.
Просто температура в экозоне достигается через ИК диапазон и всё

Поясните пожалуйста...

Люди, вы когда-либо были в девственном дубовом лесу?
Если на лес станет падать меньше видимого света, как у красных карликов, а инфракрасный свет не усваивается... Ну ярусов поглощения в лесу будет меньше, ну и что?

В том-то и дело ,что одни лишайники,может быть и разовьются..  А может и не быть,ибо наши лишайники произошли от самых первых, более солнцелюбивых растений.А вообще,самый первый организм появился в инкубаторе,только потом, путем эволюции он научился жить как в атомных реакторах,так и на дне Мариинской впадины с тундрами.

[arduan]

L_Pt :

А фотосинтезирующие бактерии, которые используют свет до 1000 нм, могут благодетельствовать и возле наиболее холодных КК.

Итак,мы знаем из Википедии ,что Хлорофилл выполняет две функции: поглощения и передачи энергии. Более 90 % всего хлорофилла хлоропластов входит в состав светособирающих комплексов (ССК), выполняющих роль антенны, передающей энергию к реакционному центру фотосистем I или II. Помимо хлорофилла в ССК имеются каротиноиды, а у некоторых водорослей и цианобактерий — фикобилины, роль которых заключается в поглощении света тех длин волн, которые хлорофилл поглощает сравнительно слабо.
Передача энергии идёт резонансным путём (механизм Фёрстера) и занимает для одной пары молекул 10−10—10−12 с, расстояние на которое осуществляется перенос составляет около 1 нм. Передача сопровождается некоторыми потерями энергии (10 % от хлорофилла a к хлорофиллу b, 60 % от каратиноидов к хлорофиллу), из-за чего возможна только от пигмента с максимумом поглощения при меньшей длине волны к пигменту с большей. Именно в таком порядке взаимно локализуются пигменты ССК, причём наиболее длинноволновые хлорофиллы находятся в реакционных центрах. Обратный переход энергии невозможен.
ССК растений расположен в мембранах тилакоидов, у цианобактерий основная его часть вынесена за пределы мембран в прикреплённые к ним фикобилисомы — палочковидные полипептидно-пигментные комплексы, в которых находятся различные фикобилины: на периферии фикоэритрины (с максимумом поглощения при 495—565 нм), за ними фикоцианины (550—615 нм) и аллофикоцианины (610—670 нм), последовательно передающие энергию на хлорофилл a (680—700 нм) реакционного центра.
Фотосистема I
Светособирающий комплекс I содержит примерно 200 молекул хлорофилла.
В реакционном центре первой фотосистемы находится димер хлорофилла a с максимумом поглощения при 700 нм (П700). После возбуждения квантом света он восстанавливает первичный акцептор — хлорофилл a, тот — вторичный (витамин K1 или филлохинон), после чего электрон передаётся на ферредоксин, который и восстанавливает НАДФ с помощью фермента ферредоксин-НАДФ-редуктазы.



Фотосистема 2 — совокупность ССК, фотохимического реакционного центра и переносчиков электрона. Светособирающий комплекс II содержит 200 молекул хлорофилла a, 100 молекул хлорофилла b, 50 молекул каротиноидов и 2 молекулы феофитина. Реакционный центр фотосистемы II представляет собой пигмент-белковый комплекс, расположенный в тилакоидных мембранах и окружённый ССК. В нём находится димер хлорофилла a с максимумом поглощения при 680 нм (П680). На него в конечном счёте передаётся энергия кванта света из ССК, в результате чего один из электронов переходит на более высокое энергетическое состояние, связь его с ядром ослабляется и возбуждённая молекула П680 становится сильным восстановителем (E0=-0,7 В).

Потом   с  http://abercade.ru/research/industrynews/4878.html   

Хлорофилл f лишь незначительно отличается от хлорофиллов a, b и d. Его уникальность главным образом заключается в наличии формильного заместителя у атома углерода С2 молекулы пигмента, в то время, как у хлорофилла d, например, этот заместитель расположен у атома углерода С3. Это незначительное отличие в строении приводит к существенному изменению спектральных свойств пигмента, позволяя хлорофиллу f поглощать свет с длиной волны до 760 нм, что примерно на 20 нм глубже в инфракрасную область, чем у хлорофилла d. Цианобактерии, вырабатывающие хлорофилл-f, имеют преимущество перед другими цианобактериями, так как они могут поглощать более длинноволновое излучение, глубже проникающее в скалистые образования.

Все,аллес , волны большей длины наши растения и оксигенные бактерии ,как не изворачивались они за время своей эволюции , поглощать не научились... 

На Земле самым «длинноволновым» организмом является пурпурная аноксигенная бактерия, использующая инфракрасное излучение с длиной волны около 1015 нм. Рекордсмены же  среди оксигенных организмов — морские цианобактерии, поглощающие при 720 нм  и упомянутые в ссылке.

[L_Pt]

Все,аллес , волны большей длины наши растения и оксигенные бактерии ,как не изворачивались они за время своей эволюции , поглощать не научились... 

На Земле самым «длинноволновым» организмом является пурпурная аноксигенная бактерия, использующая инфракрасное излучение с длиной волны около 1015 нм. Рекордсмены же  среди оксигенных организмов — морские цианобактерии, поглощающие при 720 нм  и упомянутые в ссылке.

Абсолютно согласен. Не научились.
Но это и не нужно.

[arduan]

Почему это не нужно? Понимаете,жизнь это такая зараза,передающаяся половым путем    она везде лезет,проникает, вот пингвин например,в Антартиде -- холодно,голодно,яйцо одно греет,и ведь все это ему нужно,жизня эта...вам скажем это нужно было-бы?  Так и здесь,еслиб могли,какие-либо растения в этом диапазон обязательно влезли бы,поверьте мне...

[L_Pt]

Почему это не нужно? Понимаете,жизнь это такая зараза,передающаяся половым путем    она везде лезет,проникает, вот пингвин например,в Антартиде -- холодно,голодно,яйцо одно греет,и ведь все это ему нужно,жизня эта...вам скажем это нужно было-бы?  Так и здесь,еслиб могли,какие-либо растения в этом диапазон обязательно влезли бы,поверьте мне...

Ну нужно – это потому что спектр КК вполне подходящий и для широко известных нам фотосинтезирующих систем. Разве что для М8 и еще более поздних, доля фотоактивной радиации уже будет менее 10%, а вот спектр поздних К и ранних М – то что доктор прописал для зеленных растений.

[arduan]

и ранних М – то что доктор прописал для зеленных растений.

 Уже говорилось про их мощнейшие вспышки и выбросы огромной корональной массы.Не,доктор это точно прописывать не будет 

[L_Pt]

и ранних М – то что доктор прописал для зеленных растений.

 Уже говорилось про их мощнейшие вспышки и выбросы огромной корональной массы.Не,доктор это точно прописывать не будет 

Т.е. насчет

В общем при КК кроме бактерий ничего фотосинтезироваться неможет.

уже не настаиваете? Хорошо, сегодня я на больее и не расчитывал.
А про вспышки действительно много говорили на предыдущих страницах.

[Инопланетянин]

Не совсем так. Фотон - не выбирает, куда попасть. Синие фотоны, попавшие на "красное", теряются. И красные, попав на "синее" - тоже.
Т.е. общий КПД падает. Это лишь способ не остаться совсем без энергии, когда спектр не тот.

Разрешающая способность фотонов синего и тем более красного цвета не позволит им выбирать куда попасть в образование из нескольких десятков или даже из нескольких сотен молекул. Любой из этих фотонов накрывает своим размером всю систему молекул и утилизируется.

При КПД ~1% растениям будет достаточно любого количества видимого света от любого карлика. По вспышкам уже говорили не раз. Атмосфера укроет.

[arduan]

 Атмосфера укроет.

Тут такое дело , не то что атмосферу вообще сдует,хотя миллиарды тонн корональной массы,это плохо для нее, а весь водород и воды не будет.Совсем.

Насчет КПД -- мало будет растениям фотонов на эту единицу площади,для нормального фотосинтеза и энергии ихние малые будут.Понимаете?