Gyvenimas yra susijęs su skirtinga pigmentacija aplink skirtingas žvaigždes.
Kaip atrodytų Žemė, jei ji skrietų aplink kitą žvaigždę?
Mūsų egzistavimą lemia tai, kiek šviesos ir spinduliuotės gauname iš Saulės. Jei Žemė skrietų aplink kitą žvaigždę, mūsų „gyvybės“ samprata smarkiai pasikeistų.
Šią idėją iliustruoja neseniai atliktas tyrimas, kuriame nagrinėjamas ryšys tarp fotosintezės, spalvos ir nežemiško gyvenimo medžioklės.
Fotosintezės metu augmenijos ląstelės perima anglies dioksidą ir energiją iš Saulės ir gamina cukraus molekules bei deguonį. Fotosintezė savo ruožtu palieka aiškų ženklą ant Žemės atspindėtų bangų ilgių, vadinamų „raudonuoju kraštu“.
Žurnale „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“ paskelbtame dokumente teigiama, kad kitose planetose raudonas kraštas nebūtų raudonas – jei tose planetose nėra gyvybės. Mokslininkams ieškant planetų, galinčių priimti svetimą gyvybę, stebint planetų bangų ilgio spalvą gali būti aiškus požymis, kad už Žemės egzistuoja gyvybė.
Ką reikia žinoti pirmiausia?
Maždaug prieš 3 milijardus metų gyvenimas Žemėje buvo labai kitoks nei šiandien.
Tuomet vieninteliai gyvi daiktai buvo mikrobai – kaip bakterijos. Tam tikros rūšies bakterijos, melsvadumbliai, sukūrė unikalią adaptaciją: ji galėjo gaminti energiją iš saulės spindulių ir tapo pirmuoju fotosintezės organizmu.
Prieš cianobakterijas Žemės atmosfera buvo netinkama gyvybei. Fotosintezės metu cianobakterijos gamino deguonį – transformuodamos Žemės atmosferą ir atverdamos kelią vis sudėtingesnėms būtybėms, tokioms kaip augalai, grybai ir galiausiai gyvūnai.
Dėl fotosintezės Žemės paviršius yra padengtas žalia augmenija. Ši žalia spalva yra raktas į patrauklų procesą: matomos šviesos spektre – elektromagnetinio spektro dalyje, kurią gali matyti žmogaus akis – ji visada šiek tiek atspindi žalius fotonus.
Tačiau už jos ribų, matomuose beveik infraraudonųjų spindulių bangose, augmenija atspindi raudoną spalvą-tai vadinama „raudonu kraštu“. Taip yra dėl to, kad žali paviršiai sugeria raudonus fotonus.
Tai laikoma spektriniu biosignatu ir rodo planetos augalijos buvimą. Mokslininkai mano, kad tai galėtų būti pavyzdys aptikti biosignatūras į Žemę panašiose egzoplanetose.
„Jei fotosintezuojantys organizmai aplink kitas žvaigždes turi panašias į kraštą panašias spektrinio atspindžio savybes, galime tikėtis, kad raudonojo krašto analogai atsiras optimalios pigmento absorbcijos ilgo bangos pusėje“, – rašo tyrimo komanda.
Kas naujo?
Tyrimo komanda norėjo pamatyti, kaip šis efektas atrodytų skirtingose planetose, besisukančiose aplink skirtingų tipų žvaigždes.
Norėdami tai padaryti, jie sukūrė Žemės modelį, jei jis skriejo aplink skirtingas žvaigždes, kad nuspėtų, kaip atrodys svetimi pasauliai su gyvais organizmais.
Saulė yra geltona nykštukinė žvaigždė, kas sekundę paverčianti energija apie 4 milijonus tonų medžiagos.
Temperatūros mažėjimo tvarka nuo O, B, A, F, G, K ir M. yra septyni pagrindiniai žvaigždžių tipai.
Modeliai Žemės, skriejančios aplink F tipo žvaigždes, linkę labiau atspindėti mėlyną spalvą, o tos, kurios skrieja aplink G, K ir ankstyvąsias M tipo žvaigždes-raudoną.
„Būsimi egzoplanetų stebėjimai gali ieškoti vegetatyvinio raudonojo krašto atitikmens, spektrinio parašo dėl aštraus fotosintezinių organizmų atspindžio švytėjimo“, – pastebi komanda.
Kodėl tai svarbu?
Nuo 1992 m., Kai buvo aptikta pirmoji egzoplaneta, mokslininkai aptiko daugiau nei 4000 šių svetimų pasaulių. Naudodami į Žemę nukreiptus ir kosminius teleskopus, astronomai stebi egzoplanetas, ieškodami gyvybės ženklų.
Mokslininkai, ieškantys gyvybės už Žemės ribų, ieško gyvenamosios aplinkos kitose planetose ar biosignatuose – tam tikrų cheminių medžiagų, kurias galėjo pagaminti tam tikra praeities ar dabarties gyvybės forma, nesvarbu, ar tai būtų mikrobai, ar svetimos žuvys.
Tačiau naujasis tyrimas prideda naują būdą aptikti galimą gyvybę svetimose planetose bangų ilgio forma, kurią atspindi fotosintezės procesas.
Būsimieji ateivių medžiotojai dabar gali ieškoti Žemės „raudonojo krašto“ atitikmens kitose į Žemę panašiose planetose, turinčiose panašias gyvybės formas.
Santrauka
Ieškant gyvybės kitose planetose, fotosintezės paviršiaus augmeniją galima aptikti pagal jos atspindėtas šviesos spalvas. Šiuolaikinėje Žemėje šiam spektriniam atspindžiui būdingas staigus atspindžio padidėjimas tarp raudonos ir artimos infraraudonųjų spindulių bangos ilgio, parašas žinomas kaip „raudonas kraštas“. Šis į kraštą panašus parašas atsiranda esant maksimalios fotonų absorbcijos bangos ilgiui, kuris yra fototrofo pritaikymo prie jų spektrinės aplinkos rezultatas. Planetose, besisukančiose aplink skirtingus žvaigždžių tipus, raudonojo krašto analogai gali būti kitokių spalvų nei raudona. Taigi, norint nustatyti raudonojo krašto analogus kitose planetose, būtina žinoti bangų ilgius, kuriais fotosintezės organizmai pirmiausia sugeria ir atspindi fotonus. Naudodamiesi skaitmeniniu modeliu, kuris numato Marosvölgyi ir van Gorkom (2010) Žemėje egzistuojančių fotosintezės pigmentų absorbcijos spektrą, mes apskaičiuojame pigmentų absorbcijos spektrą į Žemę panašioje planetoje aplink F per vėlyvojo M tipo žvaigždes, pritaikytas maksimaliai energijai. gamyba. Šiame modelyje ląstelių energijos gamyba yra maksimali, kai pigmentai sureguliuojami taip, kad sugertų bangos ilgį, kuris maksimaliai padidina energijos patekimą iš krintančių fotonų, tuo pačiu sumažinant energijos nuostolius dėl šiluminės emisijos ir kuriant korinį fotosintezės aparatą. Mes pastebime, kad didžiausia fotonų sintezės organizmų fotonų absorbcija aplink F tipo žvaigždes yra mėlyna, o G, K ir ankstyvųjų M tipo žvaigždžių atveju pirmenybė teikiama raudonai arba šiek tiek toliau. Aplink šauniausias M tipo žvaigždes šie organizmai gali geriau įsisavinti artimosios infraraudonųjų spindulių spinduliuose, galbūt per vieną mikroną. Šios prognozės atitinka ankstesnius kokybinius pigmento absorbcijos įvertinimus. Mūsų prognozuojami fotosintezės paviršinių organizmų absorbcijos spektrai priklauso ir nuo žvaigždžių tipo, ir nuo planetinės atmosferos sudėties, ypač nuo atmosferos vandens garų koncentracijos, o tai keičia paviršiaus fotonų prieinamumą ir taip prognozuojamą pigmento absorbciją. Apribojant svetimų, fotosintezuojančių organizmų absorbcijos spektrus, būsimi stebėjimai gali būti geriau pasirengę aptikti silpną raudonojo krašto analogų spektrinį signalą.
