Kazalo:

Kako izgledajo rastline na drugih eksoplanetih?
Kako izgledajo rastline na drugih eksoplanetih?

Video: Kako izgledajo rastline na drugih eksoplanetih?

Video: Kako izgledajo rastline na drugih eksoplanetih?
Video: Полтергейство и печаль в доме отдыха ► 1 Прохождение The Medium 2024, Marec
Anonim

Iskanje nezemeljskega življenja ni več domena znanstvene fantastike ali lovcev na NLP-je. Sodobne tehnologije morda še niso dosegle zahtevane ravni, a z njihovo pomočjo že lahko zaznamo fizikalne in kemične manifestacije temeljnih procesov, na katerih temeljijo živa bitja.

Astronomi so odkrili več kot 200 planetov, ki krožijo okoli zvezd zunaj sončnega sistema. Zaenkrat ne moremo dati nedvoumnega odgovora o verjetnosti obstoja življenja na njih, vendar je to le vprašanje časa. Julija 2007 so astronomi po analizi zvezdne svetlobe, ki je šla skozi atmosfero eksoplaneta, potrdili prisotnost vode na njej. Zdaj se razvijajo teleskopi, ki bodo po njihovih spektrih omogočili iskanje sledi življenja na planetih, kot je Zemlja.

Eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na spekter svetlobe, ki jo odbija planet, je lahko proces fotosinteze. Toda ali je to mogoče v drugih svetovih? Prav! Na Zemlji je fotosinteza osnova za skoraj vsa živa bitja. Kljub temu, da so se nekateri organizmi naučili živeti pri povišanih temperaturah v metanu in v oceanskih hidrotermalnih odprtinah, smo bogastvo ekosistemov na površini našega planeta dolžni sončni svetlobi.

Po eni strani se v procesu fotosinteze proizvaja kisik, ki ga skupaj z ozonom, ki nastane iz njega, najdemo v ozračju planeta. Po drugi strani pa lahko barva planeta kaže na prisotnost posebnih pigmentov, kot je klorofil, na njegovi površini. Pred skoraj stoletjem, ko so opazili sezonsko temnenje površine Marsa, so astronomi posumili na prisotnost rastlin na njej. Poskusi so bili zaznati znake zelenih rastlin v spektru svetlobe, ki se odbija od površine planeta. Toda dvomljivost tega pristopa je videl celo pisatelj Herbert Wells, ki je v svoji "Vojni svetov" pripomnil: "Očitno ima zelenjavno kraljestvo Marsa v nasprotju z zemeljskim, kjer prevladuje zelena, krvno- rdeče barve." Zdaj vemo, da na Marsu ni rastlin, pojav temnejših predelov na površini pa je povezan s prašnimi nevihtami. Tudi sam Wells je bil prepričan, da barvo Marsa ne nazadnje določajo rastline, ki pokrivajo njegovo površino.

Tudi na Zemlji fotosintetični organizmi niso omejeni le na zeleno: nekatere rastline imajo rdeče liste, različne alge in fotosintetske bakterije pa lesketajo z vsemi barvami mavrice. In vijolične bakterije poleg vidne svetlobe uporabljajo infrardeče sevanje sonca. Kaj bo torej prevladovalo na drugih planetih? In kako lahko to vidimo? Odgovor je odvisen od mehanizmov, s katerimi tuja fotosinteza asimilira svetlobo svoje zvezde, ki se razlikuje po naravi sončnega sevanja. Poleg tega drugačna sestava ozračja vpliva tudi na spektralno sestavo sevanja, ki vpade na površje planeta.

Zvezde spektralnega razreda M (rdeči palčki) svetijo šibko, zato morajo biti rastline na Zemlji podobnih planetih blizu njih črne, da absorbirajo čim več svetlobe. Mlade zvezde M ožgejo površino planetov z ultravijoličnimi žarki, zato morajo biti organizmi tam vodni. Naše Sonce je razred G. In v bližini zvezd razreda F, rastline prejmejo preveč svetlobe in morajo odsevati njen pomemben del.

Če si želite predstavljati, kakšna bo fotosinteza v drugih svetovih, morate najprej razumeti, kako jo rastline izvajajo na Zemlji. Energijski spekter sončne svetlobe ima vrh v modro-zelenem območju, zaradi česar so se znanstveniki dolgo spraševali, zakaj rastline ne absorbirajo najbolj razpoložljive zelene svetlobe, ampak jo, nasprotno, odbijajo? Izkazalo se je, da proces fotosinteze ni odvisen toliko od skupne količine sončne energije, temveč od energije posameznih fotonov in števila fotonov, ki sestavljajo svetlobo.

Slika
Slika

Vsak modri foton nosi več energije kot rdeči, vendar sonce oddaja pretežno rdeče. Rastline uporabljajo modre fotone zaradi njihove kakovosti, rdeče pa zaradi količine. Valovna dolžina zelene svetlobe leži točno med rdečo in modro, vendar se zeleni fotoni ne razlikujejo po razpoložljivosti ali energiji, zato jih rastline ne uporabljajo.

Med fotosintezo fiksira en ogljikov atom (izveden iz ogljikovega dioksida, CO2) v molekuli sladkorja je potrebnih vsaj osem fotonov, za cepitev vodikovo-kisikove vezi v molekuli vode (H2O) - samo eno. V tem primeru se pojavi prosti elektron, ki je potreben za nadaljnjo reakcijo. Skupno za tvorbo ene molekule kisika (O2) štiri take vezi je treba prekiniti. Za drugo reakcijo, ki tvori molekulo sladkorja, so potrebni vsaj še štirje fotoni. Treba je opozoriti, da mora imeti foton nekaj minimalne energije, da lahko sodeluje pri fotosintezi.

Način, kako rastline absorbirajo sončno svetlobo, je resnično eno od čudes narave. Fotosintetični pigmenti se ne pojavljajo kot posamezne molekule. Sestavljajo grozde, ki so tako rekoč sestavljene iz številnih anten, od katerih je vsaka nastavljena tako, da zaznava fotone določene valovne dolžine. Klorofil v glavnem absorbira rdečo in modro svetlobo, medtem ko karotenoidni pigmenti, ki dajejo jesenskemu listju rdečo in rumeno, zaznavajo drugačen odtenek modre barve. Vsa energija, ki jo zberejo ti pigmenti, se dostavi molekuli klorofila, ki se nahaja v reakcijskem središču, kjer se voda razcepi, da tvori kisik.

Kompleks molekul v reakcijskem centru lahko izvaja kemične reakcije le, če prejme rdeče fotone ali enakovredno količino energije v kakšni drugi obliki. Za uporabo modrih fotonov antenski pigmenti pretvarjajo svojo visoko energijo v nižjo energijo, tako kot serija padajočih transformatorjev zmanjša 100.000 voltov daljnovoda na 220-voltno vtičnico. Proces se začne, ko modri foton udari v pigment, ki absorbira modro svetlobo in prenese energijo enemu od elektronov v svoji molekuli. Ko se elektron vrne v prvotno stanje, odda to energijo, vendar zaradi toplotnih in vibracijskih izgub manj, kot jo je absorbiral.

Vendar se pigmentna molekula odda prejete energije ne v obliki fotona, temveč v obliki električne interakcije z drugo pigmentno molekulo, ki je sposobna absorbirati energijo nižjega nivoja. Drugi pigment pa sprosti še manj energije in ta proces se nadaljuje, dokler energija prvotnega modrega fotona ne pade na raven rdečega.

Reakcijski center je kot sprejemni konec kaskade prilagojen tako, da absorbira razpoložljive fotone z minimalno energijo. Na površju našega planeta so rdeči fotoni najštevilčnejši in imajo hkrati najnižjo energijo med fotoni v vidnem spektru.

Toda za podvodne fotosintetizatorje ni nujno, da so rdeči fotoni najbolj bogati. Območje svetlobe, ki se uporablja za fotosintezo, se spreminja z globino, saj voda, v njej raztopljene snovi in organizmi v zgornjih plasteh filtrirajo svetlobo. Rezultat je jasna stratifikacija živih oblik v skladu z njihovim naborom pigmentov. Organizmi iz globljih plasti vode imajo pigmente, ki so naravnani na svetlobo tistih barv, ki jih zgornje plasti niso absorbirale. Na primer, alge in cianea imajo pigmenta fikocianin in fikoeritrin, ki absorbirata zelene in rumene fotone. Pri anoksigenih (tj. Bakterije, ki ne proizvajajo kisika, so bakterioklorofil, ki absorbira svetlobo iz daljnordečih in bližnje infrardečih (IR) regij, ki lahko prodre le v mračne globine vode.

Organizmi, ki so se prilagodili slabi svetlobi, rastejo počasneje, ker se morajo bolj potruditi, da absorbirajo vso svetlobo, ki jim je na voljo. Na površini planeta, kjer je svetlobe v izobilju, bi bilo škodljivo, da bi rastline proizvajale odvečne pigmente, zato selektivno uporabljajo barve. Isti evolucijski principi bi morali delovati tudi v drugih planetarnih sistemih.

Tako kot so se vodna bitja prilagodila svetlobi, ki jo filtrira voda, so se prebivalci kopnega prilagodili svetlobi, ki jo filtrirajo atmosferski plini. V zgornjem delu zemeljske atmosfere je največ fotonov rumene barve z valovno dolžino 560-590 nm. Število fotonov se postopoma zmanjšuje proti dolgim valovom in se nenadoma ukinja proti kratkim. Ko sončna svetloba prehaja skozi zgornjo atmosfero, vodna para absorbira IR v več pasovih, daljših od 700 nm. Kisik proizvaja ozek razpon absorpcijskih linij blizu 687 in 761 nm. Vsi vedo, da ozon (Oh3) v stratosferi aktivno absorbira ultravijolično (UV) svetlobo, rahlo pa absorbira tudi v vidnem območju spektra.

Naša atmosfera torej pušča okna, skozi katera lahko sevanje doseže površino planeta. Obseg vidnega sevanja je na modri strani omejen z ostrim izrezom sončnega spektra v območju kratkih valovnih dolžin in absorpcijo UV z ozonom. Rdeča obroba je opredeljena s črtami absorpcije kisika. Vrhunec števila fotonov se premakne iz rumene v rdečo (približno 685 nm) zaradi obsežne absorpcije ozona v vidnem območju.

Rastline so prilagojene temu spektru, ki ga v glavnem določa kisik. Vendar je treba spomniti, da rastline same dobavljajo kisik v ozračje. Ko so se na Zemlji pojavili prvi fotosintetični organizmi, je bilo v ozračju malo kisika, zato so morale rastline poleg klorofila uporabljati druge pigmente. Šele po preteku časa, ko je fotosinteza spremenila sestavo atmosfere, je klorofil postal optimalni pigment.

Zanesljivi fosilni dokazi fotosinteze so stari približno 3,4 milijarde let, vendar zgodnejši fosilni ostanki kažejo znake tega procesa. Prvi fotosintetski organizmi so morali biti pod vodo, deloma zato, ker je voda dobro topilo za biokemične reakcije, pa tudi zato, ker zagotavlja zaščito pred sončnim UV-sevanjem, kar je bilo pomembno ob odsotnosti atmosferskega ozonskega plašča. Takšni organizmi so bile podvodne bakterije, ki so absorbirale infrardeče fotone. Njihove kemijske reakcije so vključevale vodik, vodikov sulfid, železo, ne pa vode; zato niso oddajali kisika. In šele pred 2,7 milijardami let so cianobakterije v oceanih začele s kisikovo fotosintezo s sproščanjem kisika. Količina kisika in ozonska plast sta se postopoma povečevala, kar je omogočilo, da se rdeče in rjave alge dvignejo na površje. In ko je nivo vode v plitvi vodi zadostoval za zaščito pred UV žarki, so se pojavile zelene alge. Imeli so malo fikobiliproteinov in so bili bolje prilagojeni na močno svetlobo blizu vodne gladine. 2 milijardi let po tem, ko se je kisik začel kopičiti v ozračju, so se na kopnem pojavili potomci zelenih alg - rastlin.

Rastlinski svet je doživel pomembne spremembe - raznolikost oblik se je hitro povečala: od mahov in jetrnic do žilnih rastlin z visokimi krošnjami, ki absorbirajo več svetlobe in so prilagojene različnim podnebnim pasom. Stožčaste krošnje iglavcev učinkovito absorbirajo svetlobo v visokih zemljepisnih širinah, kjer sonce skoraj ne vzhaja nad obzorjem. Rastline, ki ljubijo senco, proizvajajo antocianin za zaščito pred močno svetlobo. Zeleni klorofil ni le dobro prilagojen sodobni sestavi ozračja, ampak pomaga tudi pri ohranjanju našega planeta. Možno je, da bo naslednji korak v evoluciji dal prednost organizmu, ki živi v senci pod krošnjami dreves in uporablja fikobiline za vpijanje zelene in rumene svetlobe. Toda prebivalci zgornjega nivoja bodo očitno ostali zeleni.

Barvanje sveta rdeče

Ko iščejo fotosintetske pigmente na planetih v drugih zvezdnih sistemih, se morajo astronomi spomniti, da so ti objekti na različnih stopnjah evolucije. Na primer, lahko naletijo na planet, podoben Zemlji, recimo pred 2 milijardama let. Upoštevati je treba tudi, da imajo lahko tuji fotosintetični organizmi lastnosti, ki niso značilne za njihove kopenske "sorodnike". Na primer, sposobni so razdeliti molekule vode z uporabo fotonov daljše valovne dolžine.

Najdaljši organizem z valovno dolžino na Zemlji je vijolična anoksigena bakterija, ki uporablja infrardeče sevanje z valovno dolžino okoli 1015 nm. Rekorderji med kisikovimi organizmi so morske cianobakterije, ki absorbirajo pri 720 nm. Ni zgornje meje valovne dolžine, ki jo določajo zakoni fizike. Gre le za to, da mora sistem za fotosintezo uporabiti večje število dolgovalovnih fotonov v primerjavi s kratkovalovnimi.

Omejevalni dejavnik ni raznolikost pigmentov, temveč spekter svetlobe, ki doseže površino planeta, kar pa je odvisno od vrste zvezde. Astronomi razvrščajo zvezde glede na njihovo barvo, odvisno od njihove temperature, velikosti in starosti. Vse zvezde ne obstajajo dovolj dolgo, da bi na sosednjih planetih nastalo in se razvilo življenje. Zvezde so dolgožive (po padajoči temperaturi) spektralnih razredov F, G, K in M. Sonce spada v razred G. Zvezde razreda F so večje in svetlejše od Sonca, gorijo in oddajajo svetlejši modro svetlobo in ugasne v približno 2 milijardah let. Zvezde razreda K in M so manjšega premera, šibkejše, rdeče in razvrščene kot dolgožive.

Okoli vsake zvezde je tako imenovana "življenjska cona" - razpon orbit, na katerih imajo planeti temperaturo, potrebno za obstoj tekoče vode. V sončnem sistemu je tako območje obroč, ki ga omejujeta orbita Marsa in Zemlje. Vroče zvezde F imajo življenjsko cono dlje od zvezde, hladnejše zvezde K in M pa bližje. Planeti v življenjski coni F-, G- in K-zvezd prejmejo približno enako količino vidne svetlobe, kot jo prejme Zemlja od Sonca. Verjetno bi na njih lahko nastalo življenje na podlagi enake kisikove fotosinteze kot na Zemlji, čeprav se lahko barva pigmentov premakne v vidnem območju.

Zvezde tipa M, tako imenovani rdeči palčki, so še posebej zanimivi za znanstvenike, saj so najpogostejša vrsta zvezd v naši galaksiji. Oddajajo opazno manj vidne svetlobe kot Sonce: vrh intenzivnosti v njihovem spektru se pojavi v bližnjem IR. John Raven, biolog z univerze Dundee na Škotskem, in Ray Wolstencroft, astronom na Kraljevem observatoriju v Edinburghu, sta predlagala, da je kisikova fotosinteza teoretično možna z uporabo skoraj infrardečih fotonov. V tem primeru bodo organizmi morali uporabiti tri ali celo štiri IR fotone, da razbijejo molekulo vode, medtem ko kopenske rastline uporabljajo le dva fotona, kar je mogoče primerjati s stopnjami rakete, ki dajejo energijo elektronu za izvedbo kemikalije. reakcija.

Mlade zvezde M kažejo močne UV žarke, ki se jim je mogoče izogniti le pod vodo. Toda vodni stolpec absorbira tudi druge dele spektra, zato bodo organizmom, ki se nahajajo v globini, močno primanjkovalo svetlobe. Če je tako, potem se fotosinteza na teh planetih morda ne bo razvila. Ko se zvezda M stara, se količina oddanega ultravijoličnega sevanja zmanjšuje, na kasnejših stopnjah evolucije postane manjša, kot jo oddaja naše Sonce. V tem obdobju ni potrebe po zaščitni ozonski plasti in življenje na površini planetov lahko cveti, tudi če ne proizvaja kisika.

Tako bi morali astronomi upoštevati štiri možne scenarije, odvisno od vrste in starosti zvezde.

Življenje v anaerobnem oceanu. Zvezda v planetarnem sistemu je mlada, katere koli vrste. Organizmi morda ne proizvajajo kisika. Ozračje je lahko sestavljeno iz drugih plinov, kot je metan.

Življenje v aerobnem oceanu. Zvezdnik ni več mlad, kakršen koli tip. Od začetka fotosinteze s kisikom je minilo dovolj časa za kopičenje kisika v atmosferi.

Aerobno življenje na kopnem. Zvezda je zrela, katere koli vrste. Zemljišče je pokrito z rastlinami. Življenje na Zemlji je ravno na tej stopnji.

Anaerobno življenje na kopnem. Šibka zvezda M s šibkim UV sevanjem. Rastline pokrivajo zemljo, vendar morda ne proizvajajo kisika.

Seveda bodo manifestacije fotosintetskih organizmov v vsakem od teh primerov drugačne. Izkušnje s snemanjem našega planeta s satelitov kažejo, da je s teleskopom nemogoče zaznati življenja v globinah oceana: prva dva scenarija nam ne obetata barvnih znakov življenja. Edina možnost, da ga najdete, je iskanje atmosferskih plinov organskega izvora. Zato se bodo morali raziskovalci, ki uporabljajo barvne metode za iskanje nezemeljskega življenja, osredotočiti na preučevanje kopenskih rastlin s kisikovo fotosintezo na planetih blizu F-, G- in K-zvezd ali na planetih M-zvezd, vendar s katero koli vrsto fotosinteze.

Znaki življenja

Snovi, ki so poleg barve rastlin lahko znak prisotnosti življenja

Kisik (O2) in vodo (H2O) … Tudi na planetu brez življenja svetloba matične zvezde uniči molekule vodne pare in proizvede majhno količino kisika v atmosferi. Toda ta plin se hitro raztopi v vodi in tudi oksidira kamnine in vulkanske pline. Če torej na planetu s tekočo vodo vidimo veliko kisika, to pomeni, da ga proizvajajo dodatni viri, najverjetneje fotosinteza.

Ozon (O3) … V stratosferi Zemlje ultravijolična svetloba uniči molekule kisika, ki v kombinaciji tvorijo ozon. Skupaj s tekočo vodo je ozon pomemben pokazatelj življenja. Medtem ko je kisik viden v vidnem spektru, je ozon viden v infrardečem, kar je z nekaterimi teleskopi lažje zaznati.

Metan (CH4) plus kisik ali sezonski cikli … Kombinacijo kisika in metana je težko dobiti brez fotosinteze. Sezonska nihanja koncentracije metana so tudi zanesljiv znak življenja. In na mrtvem planetu je koncentracija metana skoraj konstantna: le počasi se zmanjšuje, ko sončna svetloba razgrajuje molekule

Klorometan (CH3Cl) … Na Zemlji ta plin nastane s sežiganjem rastlin (predvsem v gozdnih požarih) in z izpostavljenostjo sončni svetlobi na planktonu in kloru v morski vodi. Oksidacija ga uniči. Toda relativno šibka emisija M-zvezd lahko omogoči, da se ta plin kopiči v količini, ki je na voljo za registracijo.

Dušikov oksid (N2O) … Ko organizmi razpadejo, se dušik sprosti v obliki oksida. Nebiološki viri tega plina so zanemarljivi.

Črna je nova zelena

Ne glede na značilnosti planeta morajo fotosintetični pigmenti izpolnjevati enake zahteve kot na Zemlji: absorbirati fotone z najkrajšo valovno dolžino (visoka energija), z najdaljšo valovno dolžino (ki jo uporablja reakcijski center) ali najbolj dostopno. Da bi razumeli, kako vrsta zvezde določa barvo rastlin, je bilo treba združiti prizadevanja raziskovalcev različnih specialnosti.

Slika
Slika

Zvezdna svetloba mimo

Barva rastlin je odvisna od spektra zvezdne svetlobe, ki jo astronomi zlahka opazijo, in absorpcije svetlobe z zrakom in vodo, ki so jo avtorica in njeni sodelavci modelirali na podlagi verjetne sestave atmosfere in lastnosti življenja. Slika "V svetu znanosti"

Martin Cohen, astronom na kalifornijski univerzi Berkeley, je zbral podatke o zvezdi F (Bootes sigma), zvezdi K (epsilon Eridani), aktivno žareči zvezdi M (AD Leo) in hipotetično mirnem M. -zvezda s temperaturo 3100°C. Astronomka Antigona Segura z Nacionalne avtonomne univerze v Mexico Cityju je izvedla računalniške simulacije obnašanja Zemlji podobnih planetov v življenjskem območju okoli teh zvezd. Z uporabo modelov Aleksandra Pavlova z Univerze v Arizoni in Jamesa Kastinga z Univerze v Pensilvaniji je Segura preučeval interakcijo sevanja zvezd z verjetnimi komponentami planetarne atmosfere (ob predpostavki, da vulkani na njih oddajajo enake pline kot na Zemlji), poskuša ugotoviti kemično sestavo atmosfer brez kisika in z njegovo vsebnostjo, ki je blizu zemeljski.

Z uporabo Segurinih rezultatov je fizičarka University College London Giovanna Tinetti izračunala absorpcijo sevanja v planetarnih atmosferah z uporabo modela Davida Crispa v Laboratoriju za reaktivni pogon v Pasadeni v Kaliforniji, ki je bil uporabljen za oceno osvetlitve sončnih kolektorjev na Marsovih roverjih. Razlaga teh izračunov je zahtevala skupna prizadevanja petih strokovnjakov: mikrobiologinje Janet Siefert z univerze Rice, biokemikov Roberta Blankenshipa z univerze Washington v St. Louisu in Govindjeeja z univerze Illinois v Urbani, planetologa in Champaigne (Victoria Meadows) z univerze Washington State. in jaz, biometeorolog iz Nasinega inštituta za vesoljske raziskave Goddard.

Ugotovili smo, da modri žarki z vrhom pri 451 nm večinoma dosežejo površine planetov v bližini zvezd razreda F. V bližini K-zvezd se vrh nahaja pri 667 nm, to je rdeče območje spektra, ki spominja na situacijo na Zemlji. V tem primeru ima ozon pomembno vlogo, zaradi česar je svetloba F-zvezd bolj modra, svetloba K-zvezd pa bolj rdeča, kot je v resnici. Izkazalo se je, da sevanje, primerno za fotosintezo, v tem primeru leži v vidnem območju spektra, kot na Zemlji.

Tako imajo lahko rastline na planetih blizu zvezd F in K skoraj enako barvo kot tiste na Zemlji. Toda v zvezdah F je pretok energijsko bogatih modrih fotonov preintenziven, zato jih morajo rastline vsaj delno odražati z uporabo zaščitnih pigmentov, kot je antocianin, ki bo rastlinam dal modrikasto obarvanje. Vendar pa lahko za fotosintezo uporabljajo samo modre fotone. V tem primeru se mora odbiti vsa svetloba v območju od zelene do rdeče. To bo povzročilo značilen modri izrez v spektru odbite svetlobe, ki ga je mogoče zlahka opaziti s teleskopom.

Širok temperaturni razpon za zvezde M kaže na različne barve njihovih planetov. Planet, ki kroži okoli umirjene zvezde M, prejme polovico energije, kot jo ima Zemlja od Sonca. In čeprav je to načeloma dovolj za življenje - to je 60-krat več, kot je potrebno za rastline, ki ljubijo senco na Zemlji - večina fotonov, ki prihajajo iz teh zvezd, spada v bližnje IR območje spektra. Toda evolucija bi morala pripeljati do nastanka različnih pigmentov, ki lahko zaznajo celoten spekter vidne in infrardeče svetlobe. Rastline, ki absorbirajo skoraj vse svoje sevanje, se lahko zdijo celo črne.

Majhna vijolična pika

Slika
Slika

Zgodovina življenja na Zemlji kaže, da bi lahko zgodnji morski fotosintetični organizmi na planetih blizu zvezd razredov F, G in K živeli v primarni atmosferi brez kisika in razvili sistem fotosinteze s kisikom, ki bi kasneje privedel do pojava kopenskih rastlin.. Situacija z zvezdami razreda M je bolj zapletena. Rezultati naših izračunov kažejo, da je optimalno mesto za fotosintetizatorje 9 m pod vodo: plast te globine ujame uničujočo ultravijolično svetlobo, vendar omogoča prehod dovolj vidne svetlobe. Seveda teh organizmov ne bomo opazili v naših teleskopih, vendar bi lahko postali osnova kopenskega življenja. Načeloma je lahko na planetih blizu zvezd M rastlinsko življenje z uporabo različnih pigmentov skoraj tako raznoliko kot na Zemlji.

Toda ali nam bodo prihodnji vesoljski teleskopi omogočili, da vidimo sledi življenja na teh planetih? Odgovor je odvisen od tega, kakšno bo razmerje med vodno površino in kopnim na planetu. V teleskopi prve generacije bodo planeti videti kot točke, podrobna študija njihove površine pa ne pride v poštev. Vse, kar bodo znanstveniki dobili, je celoten spekter odbite svetlobe. Tinetti na podlagi svojih izračunov trdi, da mora biti vsaj 20 % površine planeta suho, pokrito z rastlinami in ne pokrito z oblaki, da bi lahko prepoznali rastline na tem spektru. Po drugi strani pa večja kot je morska površina, več kisika morski fotosintetizatorji sprostijo v ozračje. Bolj kot so torej izraziti pigmentni bioindikatorji, težje je opaziti bioindikatorje kisika in obratno. Astronomi bodo lahko zaznali eno ali drugo, ne pa obojega.

Iskalci planetov

Slika
Slika

Evropska vesoljska agencija (ESA) namerava v naslednjih 10 letih izstreliti vesoljsko plovilo Darwin za preučevanje spektrov zemeljskih eksoplanetov. Nasin Earth Like Planet Seeker bo storil enako, če bo agencija prejela sredstva. Vesoljsko plovilo COROT, ki ga je ESA izstrelila decembra 2006, in vesoljsko plovilo Kepler, ki ga je NASA načrtovala za izstrelitev leta 2009, sta zasnovana za iskanje rahlega zmanjšanja svetlosti zvezd, ko planeti, podobni Zemlji, prehajajo pred njimi. NASA-ino vesoljsko plovilo SIM bo iskalo šibke vibracije zvezd pod vplivom planetov.

Prisotnost življenja na drugih planetih – resničnega življenja, ne le fosilov ali mikrobov, ki komaj preživijo v ekstremnih razmerah – bi lahko odkrili v zelo bližnji prihodnosti. Toda katere zvezde bi morali najprej preučiti? Ali bomo lahko registrirali spektre planetov, ki se nahajajo blizu zvezd, kar je še posebej pomembno pri M zvezdah? V kakšnih razponih in s kakšno ločljivostjo naj naši teleskopi opazujejo? Razumevanje osnov fotosinteze nam bo pomagalo ustvariti nove instrumente in interpretirati podatke, ki jih prejmemo. Probleme takšne kompleksnosti je mogoče rešiti le na stičišču različnih znanosti. Zaenkrat smo šele na začetku poti. Že sama možnost iskanja nezemeljskega življenja je odvisna od tega, kako globoko razumemo osnove življenja tukaj na Zemlji.

Priporočena: