Само наше существование определяется количеством света и излучения, которые мы получаем от Солнца. Если бы Земля вращалась вокруг другой звезды, наше представление о «жизни» кардинально изменилось.
Эта идея подтверждается недавним исследованием, в котором изучается взаимосвязь между фотосинтезом, цветом и поиском внеземной жизни.
Во время фотосинтеза клетки поглощают углекислый газ и энергию Солнца и производят молекулы сахара и кислород. Фотосинтез, в свою очередь, оставляет отчетливую подпись на длинах волн, отраженных Землей, известную как «красный край».
В статье, опубликованной в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, предполагается, что на других планетах «красный край» не был бы красным, если бы на этих планетах не было жизни. Поскольку ученые ищут планеты, на которых может быть жизнь, наблюдение за цветом длин волн планет может быть четким признаком существования жизни за пределами Земли.
Что нужно знать в первую очередь
Примерно 3 миллиарда лет назад жизнь на Земле сильно отличалась от сегодняшней.
Тогда единственными живыми существами были микробы, похожие на бактерии. Особый вид, цианобактерий, разработал уникальную адаптацию: он мог вырабатывать энергию из солнечного света, став первым фотосинтезирующим организмом.
До появления цианобактерий атмосфера Земли была непригодна для жизни. Посредством фотосинтеза цианобактерии производили кислород, преобразуя атмосферу Земли и прокладывая путь для все более сложных существ, таких как растения, грибы и, в конечном итоге, животные.
Именно благодаря фотосинтезу поверхность Земли покрыта зеленой растительностью. Этот зеленый цвет является ключом к увлекательному процессу: в спектре видимого света — части электромагнитного спектра, которую может видеть человеческий глаз, — он очень слабо отражает зеленые фотоны.
Но за его пределами, в видимом диапазоне длин волн ближнего инфракрасного диапазона, растительность отражает красный цвет - то, что известно как «красный край». Это результат поглощения красных фотонов зеленой поверхностью.
Это считается спектральной биосигнатурой и указывает на наличие растительности на планете. Ученые полагают, что это может служить моделью для обнаружения биосигнатур на землеподобных экзопланетах.
«Если фотосинтезирующие организмы на планетах вокруг других звезд демонстрируют аналогичные характеристики спектрального отражения, подобные «красному краю», мы могли бы ожидать, что аналоги красных краев появятся на длинноволновой стороне оптимального поглощения пигмента», — пишут исследователи.
Что было нового в исследовании
В исследовании ученые хотели выяснить, как этот эффект будет выглядеть на разных планетах, вращающихся вокруг разных типов звезд.
Для этого они создали модель Земли, если бы она вращалась вокруг разных звезд, чтобы предсказать, как будут выглядеть инопланетные миры с живыми организмами.
Солнце — желтая карликовая звезда, ежесекундно преобразующая в энергию около 4 миллионов тонн вещества.
Существует семь основных типов звезд в порядке убывания температуры: O, B, A, F, G, K и M. Исследование было сосредоточено на звездах спектрального класса от F до M.
Выяснилось, что модели планет, вращающихся вокруг звезд F-типа, имеют тенденцию отражать больше синего цвета, в то время как Земли, вращающиеся вокруг звезд G, K и ранних M-типов, отражают красный цвет.
«Будущие наблюдения за экзопланетами могут привести к поиску эквивалента вегетативного красного края, спектральной сигнатуры из-за резкого скачка отражательной способности фотосинтезирующих организмов», — отмечают ученые.
Почему это важно?
С момента обнаружения первой экзопланеты в 1992 году ученые открыли еще более 4000 чужих миров. Используя наземные и космические телескопы, астрономы наблюдают за экзопланетами в поисках признаков жизни.
Ученые, ищущие жизнь за пределами Земли, пытаются отыскать пригодную для жизни среду на других планетах или биосигнатуры — определенные химические вещества, которые могли быть произведены какой-либо формой прошлой или нынешней жизни, будь то микробы или высшие животные.
Но новое исследование добавляет еще один способ обнаружения потенциальной жизни на экзопланетах в виде длин волн, отраженных в процессе фотосинтеза.
Будущие охотники за инопланетянами теперь могут искать эквивалент «красного края» Земли на других земноподобных планетах с похожими на нас формами жизни.
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.