红矮星是银河系中占比最高的恒星类别，其普遍性意味着目前已发现的大多数岩质系外行星均围绕此类天体运行，这使它们成为天体生物学关注的重点。然而乔瓦尼·科沃内与阿梅代奥·巴尔比在arXiv预印本服务器发布的新研究提出，红矮星所发出的光照可能无法有效维系类似地球的产氧生命形式，就恒星光而言，光照质量与数量同样重要。根据他们的推算，在红矮星周边维持一个能够产生氧气的生物圈存在较大难度。

该论点基于有效能这一热力学概念。有效能衡量的是可从辐射场中提取的最大有用功，它反映的是光的热力学属性，而非仅包含的原始能量数值。天体生物学家在划定恒星的宜居带时通常关注特定波长范围内的光子数量，尤其是400至700纳米之间的可见光部分。但光在系外行星上发挥的关键作用之一是分解水分子，这一被称为水氧化的过程是光合作用生成氧气的动力学瓶颈。生物系统需要具备足够动能的辐射才能驱动这一化学反应，而红矮星在这方面存在局限。

红矮星表面温度较低，其光线较多红移进入红外波段。能够达到水分解能量阈值的光子数量有限，即便部分光子具备相应能量，其中可转化为有效化学功的比例也偏低。相较之下，类太阳恒星周围可用于驱动水氧化的有效能约高出五倍。研究人员还探讨了生命是否可能适应红矮星的红外环境，但指出存在红限这一限制因素。红限指能够支撑光合作用的最长波长，对于红矮星而言该数值约为0.95微米，而类太阳恒星则接近1.0微米。这意味着生命无法简单地将吸收波段向近红外方向迁移以适应该类恒星的光照条件。此外无氧细菌在红外光环境中可能占据优势，若其大量繁殖将抑制产氧细菌的发展，行星大气层或将难以经历类似地球的大氧化事件，进而影响复杂生命的出现。

尽管地球生物圈目前仅利用热力学潜力约千分之一的能量，但研究认为红矮星周边有利于生命繁衍的条件可能较为罕见。论文作者提出，寻找富氧外星生命的观测资源或许更应聚焦于类太阳恒星，而非围绕数量占优但光照条件特殊的红矮星展开搜索。

出版详情：作者：Giovanni Covone等人，标题：《光合作用能 I. 宜居带行星的热力学极限》，发表于：arXiv (2026)。期刊信息： arXiv