Cum arată plantele pe alte exoplanete?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Căutarea vieții extraterestre nu mai este domeniul science fiction sau al vânătorilor de OZN-uri. Poate că tehnologiile moderne nu au atins încă nivelul necesar, dar cu ajutorul lor suntem deja capabili să detectăm manifestările fizice și chimice ale proceselor fundamentale care stau la baza viețuitoarelor.

Astronomii au descoperit peste 200 de planete care orbitează în jurul stelelor în afara sistemului solar. Până acum nu putem da un răspuns clar cu privire la probabilitatea existenței vieții pe ei, dar aceasta este doar o chestiune de timp. În iulie 2007, după ce au analizat lumina stelelor care a trecut prin atmosfera exoplanetei, astronomii au confirmat prezența apei pe aceasta. În prezent sunt dezvoltate telescoape care vor face posibilă căutarea urmelor de viață pe planete precum Pământul după spectre.

Unul dintre factorii importanți care afectează spectrul luminii reflectate de o planetă poate fi procesul de fotosinteză. Dar este posibil acest lucru în alte lumi? Destul de! Pe Pământ, fotosinteza este baza pentru aproape toate lucrurile vii. În ciuda faptului că unele organisme au învățat să trăiască la temperaturi ridicate în metan și în gurile hidrotermale oceanice, luminii solare datorăm bogăția ecosistemelor de pe suprafața planetei noastre.

Pe de o parte, în procesul de fotosinteză, se produce oxigen, care, împreună cu ozonul format din acesta, poate fi găsit în atmosfera planetei. Pe de altă parte, culoarea unei planete poate indica prezența pigmenților speciali, cum ar fi clorofila, pe suprafața acesteia. În urmă cu aproape un secol, după ce au observat întunecarea sezonieră a suprafeței lui Marte, astronomii au bănuit prezența plantelor pe ea. Au fost făcute încercări de a detecta semne de plante verzi în spectrul luminii reflectate de pe suprafața planetei. Dar dubiul acestei abordări a fost văzută chiar și de scriitorul Herbert Wells, care în „Războiul lumilor” a remarcat: „În mod evident, regnul vegetal al lui Marte, în contrast cu cel pământesc, unde predomină verdele, are un sânge- culoare rosie. Știm acum că nu există plante pe Marte, iar apariția unor zone mai întunecate la suprafață este asociată cu furtunile de praf. Wells însuși era convins că culoarea lui Marte este determinată nu în ultimul rând de plantele care îi acoperă suprafața.

Chiar și pe Pământ, organismele fotosintetice nu se limitează la verde: unele plante au frunze roșii, iar diverse alge și bacterii fotosintetice strălucesc cu toate culorile curcubeului. Și bacteriile violet folosesc radiația infraroșie de la Soare pe lângă lumina vizibilă. Deci, ce va prevala pe alte planete? Și cum putem vedea asta? Răspunsul depinde de mecanismele prin care fotosinteza extraterestră asimilează lumina stelei sale, care diferă prin natura radiației de la Soare. În plus, o compoziție diferită a atmosferei afectează și compoziția spectrală a radiației incidente pe suprafața planetei.

Stelele din clasa spectrală M (pitice roșii) strălucesc slab, așa că plantele de pe planetele asemănătoare Pământului din apropierea lor trebuie să fie negre pentru a absorbi cât mai multă lumină. Stelele tinere M pârjoșesc suprafața planetelor cu erupții ultraviolete, așa că organismele acolo trebuie să fie acvatice. Soarele nostru este clasa G. Și lângă stelele de clasa F, plantele primesc prea multă lumină și trebuie să reflecte o parte semnificativă a acesteia.

Pentru a vă imagina cum va fi fotosinteza în alte lumi, mai întâi trebuie să înțelegeți cum o desfășoară plantele pe Pământ. Spectrul energetic al luminii solare are un vârf în regiunea albastru-verde, ceea ce i-a făcut pe oamenii de știință să se întrebe mult timp de ce plantele nu absorb cea mai disponibilă lumină verde, ci, dimpotrivă, o reflectă? S-a dovedit că procesul de fotosinteză depinde nu atât de cantitatea totală de energie solară, cât de energia fotonilor individuali și de numărul de fotoni care formează lumina.

Fiecare foton albastru transportă mai multă energie decât unul roșu, dar soarele le emite predominant pe cele roșii. Plantele folosesc fotoni albaștri din cauza calității lor, iar cei roșii din cauza cantității lor. Lungimea de undă a luminii verzi se află exact între roșu și albastru, dar fotonii verzi nu diferă ca disponibilitate sau energie, așa că plantele nu îi folosesc.

În timpul fotosintezei pentru a fixa un atom de carbon (derivat din dioxid de carbon, CO₂) într-o moleculă de zahăr, sunt necesari cel puțin opt fotoni, iar pentru scindarea unei legături hidrogen-oxigen într-o moleculă de apă (H₂O) - doar unul. În acest caz, apare un electron liber, care este necesar pentru o reacție ulterioară. În total, pentru formarea unei molecule de oxigen (O₂) patru astfel de legături trebuie rupte. Pentru ca a doua reacție să formeze o moleculă de zahăr, sunt necesari cel puțin încă patru fotoni. Trebuie remarcat faptul că un foton trebuie să aibă o energie minimă pentru a participa la fotosinteză.

Modul în care plantele absorb lumina soarelui este cu adevărat una dintre minunile naturii. Pigmenții fotosintetici nu apar ca molecule individuale. Ele formează grupuri formate, parcă, din multe antene, fiecare dintre acestea fiind reglată pentru a percepe fotoni de o anumită lungime de undă. Clorofila absoarbe în primul rând lumina roșie și albastră, în timp ce pigmenții carotenoizi care dau frunzișului de toamnă roșu și galben percep o nuanță diferită de albastru. Toată energia colectată de acești pigmenți este livrată către molecula de clorofilă situată în centrul de reacție, unde apa se divide pentru a forma oxigen.

Un complex de molecule dintr-un centru de reacție poate desfășura reacții chimice numai dacă primește fotoni roșii sau o cantitate echivalentă de energie într-o altă formă. Pentru a folosi fotonii albaștri, pigmenții antenei își transformă energia mare în energie mai mică, la fel cum o serie de transformatoare reducătoare reduc 100.000 de volți dintr-o linie de alimentare la o priză de perete de 220 de volți. Procesul începe atunci când un foton albastru lovește un pigment care absoarbe lumina albastră și transferă energie către unul dintre electronii din molecula sa. Când un electron revine la starea inițială, emite această energie, dar din cauza pierderilor de căldură și vibrații, mai puțin decât a absorbit.

Cu toate acestea, molecula de pigment renunță la energia primită nu sub forma unui foton, ci sub forma unei interacțiuni electrice cu o altă moleculă de pigment, care este capabilă să absoarbă energia de un nivel inferior. La rândul său, al doilea pigment eliberează și mai puțină energie, iar acest proces continuă până când energia fotonului albastru original scade la nivelul roșu.

Centrul de reacție, ca capăt de recepție al cascadei, este adaptat pentru a absorbi fotonii disponibili cu energie minimă. Pe suprafața planetei noastre, fotonii roșii sunt cei mai numeroși și, în același timp, au cea mai mică energie dintre fotonii din spectrul vizibil.

Dar pentru fotosintetizatoarele subacvatice, fotonii roșii nu trebuie să fie cei mai abundenți. Zona de lumină folosită pentru fotosinteză se modifică odată cu adâncimea, pe măsură ce apa, substanțele dizolvate în ea, iar organismele din straturile superioare filtrează lumina. Rezultatul este o stratificare clară a formelor vii în conformitate cu setul lor de pigmenți. Organismele din straturile mai adânci de apă au pigmenți care sunt reglați la lumina acelor culori care nu au fost absorbite de straturile de deasupra. De exemplu, algele și cianele au pigmenții ficocianina și ficoeritrina, care absorb fotonii verzi și galbeni. În anoxigen (adicăbacteriile care nu produc oxigen) sunt bacterioclorofila, care absoarbe lumina din regiunile roșii îndepărtate și infraroșii apropiate (IR), care este capabilă să pătrundă doar în adâncurile sumbre ale apei.

Organismele care s-au adaptat la lumina slabă au tendința de a crește mai lent, deoarece trebuie să muncească mai mult pentru a absorbi toată lumina disponibilă. Pe suprafața planetei, unde lumina este abundentă, ar fi dezavantajos ca plantele să producă pigmenți în exces, așa că folosesc selectiv culorile. Aceleași principii evolutive ar trebui să funcționeze și în alte sisteme planetare.

Așa cum creaturile acvatice s-au adaptat la lumina filtrată de apă, locuitorii pământului s-au adaptat la lumina filtrată de gazele atmosferice. În partea superioară a atmosferei terestre, cei mai abundenți fotoni sunt galbeni, cu o lungime de undă de 560-590 nm. Numărul de fotoni scade treptat spre undele lungi și se rupe brusc spre cele scurte. Pe măsură ce lumina soarelui trece prin atmosfera superioară, vaporii de apă absoarbe IR în mai multe benzi mai lungi de 700 nm. Oxigenul produce o gamă îngustă de linii de absorbție aproape de 687 și 761 nm. Toată lumea știe că ozonul (Oh₃) din stratosferă absoarbe în mod activ lumina ultravioletă (UV), dar absoarbe ușor și în regiunea vizibilă a spectrului.

Deci, atmosfera noastră lasă ferestre prin care radiațiile pot ajunge la suprafața planetei. Gama de radiații vizibile este limitată pe partea albastră de o tăietură ascuțită a spectrului solar în regiunea cu lungime de undă scurtă și de absorbția UV de către ozon. Marginea roșie este definită de liniile de absorbție a oxigenului. Vârful numărului de fotoni este deplasat de la galben la roșu (aproximativ 685 nm) datorită absorbției extinse a ozonului în regiunea vizibilă.

Plantele sunt adaptate acestui spectru, care este determinat în principal de oxigen. Dar trebuie amintit că plantele însele furnizează oxigen în atmosferă. Când au apărut primele organisme fotosintetice pe Pământ, în atmosferă era puțin oxigen, așa că plantele au trebuit să folosească alți pigmenți decât clorofila. Abia după un interval de timp, când fotosinteza a schimbat compoziția atmosferei, clorofila a devenit pigmentul optim.

Dovezile fosile de încredere ale fotosintezei au o vechime de aproximativ 3,4 miliarde de ani, dar rămășițele fosile anterioare arată semne ale acestui proces. Primele organisme fotosintetice trebuiau să fie sub apă, în parte pentru că apa este un bun solvent pentru reacțiile biochimice și, de asemenea, pentru că oferă protecție împotriva radiațiilor UV solare, care era importantă în absența unui strat de ozon atmosferic. Astfel de organisme erau bacterii subacvatice care absorbeau fotonii infraroșii. Reacțiile lor chimice au inclus hidrogen, hidrogen sulfurat, fier, dar nu și apă; prin urmare, nu au emis oxigen. Și cu doar 2, 7 miliarde de ani în urmă, cianobacteriile din oceane au început fotosinteza oxigenată cu eliberarea de oxigen. Cantitatea de oxigen și stratul de ozon au crescut treptat, permițând algelor roșii și maro să se ridice la suprafață. Și când nivelul apei în apele puțin adânci a fost suficient pentru a proteja împotriva UV, au apărut algele verzi. Aveau puține ficobiliproteine și erau mai bine adaptați la lumina puternică de lângă suprafața apei. La 2 miliarde de ani după ce oxigenul a început să se acumuleze în atmosferă, descendenții algelor verzi - plantele - au apărut pe uscat.

Flora a suferit modificări semnificative - varietatea formelor a crescut rapid: de la mușchi și hepatice la plante vasculare cu coroane înalte, care absorb mai multă lumină și sunt adaptate la diferite zone climatice. Coroanele conice ale copacilor de conifere absorb în mod eficient lumina la latitudini înalte, unde soarele cu greu se ridică deasupra orizontului. Plantele iubitoare de umbră produc antociani pentru a proteja împotriva luminii puternice. Clorofila verde nu numai că este bine adaptată compoziției moderne a atmosferei, dar ajută și la menținerea acesteia, menținând planeta noastră verde. Este posibil ca următorul pas în evoluție să ofere un avantaj unui organism care trăiește la umbră sub coroanele copacilor și folosește ficobiline pentru a absorbi lumina verde și galbenă. Dar locuitorii nivelului superior, aparent, vor rămâne verzi.

Pictând lumea în roșu

În timp ce caută pigmenți fotosintetici pe planete din alte sisteme stelare, astronomii ar trebui să-și amintească că aceste obiecte se află în diferite stadii de evoluție. De exemplu, ei pot întâlni o planetă asemănătoare Pământului, să zicem, acum 2 miliarde de ani. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că organismele fotosintetice extraterestre pot avea proprietăți care nu sunt caracteristice „rudelor” lor terestre. De exemplu, ei sunt capabili să divizeze moleculele de apă folosind fotoni cu lungime de undă mai mare.

Cel mai mare organism cu lungimea de undă de pe Pământ este bacteria anoxigenă violet, care utilizează radiații infraroșii cu o lungime de undă de aproximativ 1015 nm. Deținătorii recordului printre organismele oxigenate sunt cianobacteriile marine, care absorb la 720 nm. Nu există o limită superioară a lungimii de undă care este determinată de legile fizicii. Doar că sistemul de fotosinteză trebuie să folosească un număr mai mare de fotoni cu lungime de undă lungă în comparație cu cei cu lungime de undă scurtă.

Factorul limitativ nu este varietatea pigmenților, ci spectrul de lumină care ajunge la suprafața planetei, care, la rândul său, depinde de tipul de stea. Astronomii clasifică stelele în funcție de culoarea lor, în funcție de temperatură, dimensiune și vârstă. Nu toate stelele există suficient de mult pentru ca viața să apară și să se dezvolte pe planetele vecine. Stelele sunt longevive (în ordinea scăderii temperaturii) din clasele spectrale F, G, K și M. Soarele aparține clasei G. Stelele din clasa F sunt mai mari și mai strălucitoare decât Soarele, ard, emitând o lumină mai strălucitoare. lumină albastră și se stinge în aproximativ 2 miliarde de ani. Stelele din clasa K și M sunt mai mici în diametru, mai slabe, mai roșii și sunt clasificate ca fiind cu viață lungă.

În jurul fiecărei stele există o așa-numită „zonă de viață” – o gamă de orbite, fiind pe care planetele au temperatura necesară existenței apei lichide. În sistemul solar, o astfel de zonă este un inel delimitat de orbitele lui Marte și ale Pământului. Stelele fierbinți F au o zonă de viață mai departe de stea, în timp ce stelele mai reci K și M o au mai aproape. Planetele din zona de viață a stelelor F, G și K primesc aproximativ aceeași cantitate de lumină vizibilă pe care o primește Pământul de la Soare. Este probabil ca viața să poată apărea pe ele pe baza aceleiași fotosinteze oxigenate ca pe Pământ, deși culoarea pigmenților poate fi schimbată în intervalul vizibil.

Stelele de tip M, așa-numitele pitice roșii, prezintă un interes deosebit pentru oamenii de știință, deoarece sunt cel mai comun tip de stele din galaxia noastră. Ele emit vizibil mai puțină lumină vizibilă decât Soarele: vârful de intensitate din spectrul lor are loc în IR-ul apropiat. John Raven, biolog la Universitatea Dundee din Scoția, și Ray Wolstencroft, astronom la Observatorul Regal din Edinburgh, au sugerat că fotosinteza oxigenată este posibilă teoretic folosind fotonii din infraroșu apropiat. În acest caz, organismele vor trebui să folosească trei sau chiar patru fotoni IR pentru a sparge o moleculă de apă, în timp ce plantele terestre folosesc doar doi fotoni, ceea ce poate fi asemănat cu pașii unei rachete care imprimă energie unui electron pentru a efectua o substanță chimică. reacţie.

Stelele tinere M prezintă erupții UV puternice care pot fi evitate doar sub apă. Dar coloana de apă absoarbe și alte părți ale spectrului, astfel încât organismele situate la adâncime vor lipsi foarte mult de lumină. Dacă da, atunci fotosinteza pe aceste planete ar putea să nu se dezvolte. Pe măsură ce steaua M îmbătrânește, cantitatea de radiație ultravioletă emisă scade, în etapele ulterioare ale evoluției aceasta devine mai mică decât o emite Soarele nostru. În această perioadă, nu este nevoie de un strat de ozon protector, iar viața de pe suprafața planetelor poate înflori chiar dacă nu produce oxigen.

Astfel, astronomii ar trebui să ia în considerare patru scenarii posibile în funcție de tipul și vârsta stelei.

Viața oceanică anaerobă. O stea din sistemul planetar este tânără, de orice tip. Este posibil ca organismele să nu producă oxigen. Atmosfera poate fi compusă din alte gaze precum metanul.

Viața oceanică aerobă. Vedeta nu mai este tânără, de nici un fel. A trecut suficient timp de la debutul fotosintezei oxigenate pentru acumularea de oxigen în atmosferă.

Viața aerobă pe uscat. Vedeta este matură, de orice tip. Terenul este acoperit cu plante. Viața pe Pământ este tocmai în această etapă.

Viața terestră anaerobă. O stea M slabă cu radiații UV slabe. Plantele acoperă pământul, dar este posibil să nu producă oxigen.

Desigur, manifestările organismelor fotosintetice în fiecare dintre aceste cazuri vor fi diferite. Experiența fotografierii planetei noastre de la sateliți sugerează că este imposibil să detectăm viața în adâncurile oceanului folosind un telescop: primele două scenarii nu ne promit semne de culoare ale vieții. Singura șansă de a-l găsi este să cauți gaze atmosferice de origine organică. Prin urmare, cercetătorii care folosesc metode de culoare pentru a căuta viața extraterestră vor trebui să se concentreze pe studierea plantelor terestre cu fotosinteză oxigenată de pe planetele din apropierea stelelor F, G și K sau pe planetele stelelor M, dar cu orice tip de fotosinteză.

Semne de viață

Substanțe care, pe lângă culoarea plantelor, pot fi un semn al prezenței vieții

Oxigen (O₂) și apă (H₂O) … Chiar și pe o planetă fără viață, lumina de la steaua părinte distruge moleculele de vapori de apă și produce o cantitate mică de oxigen în atmosferă. Dar acest gaz se dizolvă rapid în apă și, de asemenea, oxidează rocile și gazele vulcanice. Prin urmare, dacă pe o planetă cu apă lichidă se vede mult oxigen, înseamnă că îl produc surse suplimentare, cel mai probabil fotosinteza.

Ozon (O₃) … În stratosfera Pământului, lumina ultravioletă distruge moleculele de oxigen, care, atunci când sunt combinate, formează ozon. Împreună cu apa lichidă, ozonul este un indicator important al vieții. În timp ce oxigenul este vizibil în spectrul vizibil, ozonul este vizibil în infraroșu, ceea ce este mai ușor de detectat cu unele telescoape.

Metan (CH₄) plus oxigen sau cicluri sezoniere … Combinația de oxigen și metan este dificil de obținut fără fotosinteză. Fluctuațiile sezoniere ale concentrației de metan sunt, de asemenea, un semn sigur de viață. Și pe o planetă moartă, concentrația de metan este aproape constantă: scade lent pe măsură ce lumina soarelui descompune moleculele

Clormetan (CH₃Cl) … Pe Pământ, acest gaz se formează prin arderea plantelor (în principal în incendiile forestiere) și prin expunerea la lumina solară pe plancton și clor din apa de mare. Oxidarea o distruge. Dar emisia relativ slabă de stele M poate permite acestui gaz să se acumuleze într-o cantitate disponibilă pentru înregistrare.

Protoxid de azot (N₂O) … Când organismele se descompun, azotul este eliberat sub formă de oxid. Sursele non-biologice ale acestui gaz sunt neglijabile.

Negrul este noul verde

Indiferent de caracteristicile planetei, pigmenții fotosintetici trebuie să îndeplinească aceleași cerințe ca și pe Pământ: absorb fotonii cu cea mai scurtă lungime de undă (de înaltă energie), cu cea mai mare lungime de undă (pe care o folosește centrul de reacție) sau cea mai disponibilă. Pentru a înțelege modul în care tipul de stea determină culoarea plantelor, a fost necesar să se combine eforturile cercetătorilor din diferite specialități.

Trecerea stelelor

Culoarea plantelor depinde de spectrul luminii stelelor, pe care astronomii îl pot observa cu ușurință, și de absorbția luminii de către aer și apă, pe care autorul și colegii ei au modelat-o pe baza compoziției probabile a atmosferei și a proprietăților vieții. Imaginea „În lumea științei”

Martin Cohen, astronom la Universitatea din California, Berkeley, a colectat date despre o stea F (Bootes sigma), o stea K (epsilon Eridani), o stea M care arde activ (AD Leo) și o ipotetică M calmă. -stea cu temperatura 3100°C. Astronomul Antigona Segura de la Universitatea Națională Autonomă din Mexico City a efectuat simulări computerizate ale comportamentului planetelor asemănătoare Pământului în zona de viață din jurul acestor stele. Folosind modele ale lui Alexander Pavlov de la Universitatea din Arizona și James Kasting de la Universitatea din Pennsylvania, Segura a studiat interacțiunea radiațiilor de la stele cu componentele probabile ale atmosferei planetare (presupunând că vulcanii emit aceleași gaze pe ei ca pe Pământ), încercând pentru a afla compoziţia chimică atmosfere atât lipsite de oxigen cât şi cu conţinutul său apropiat de cel al pământului.

Folosind rezultatele Segura, fizicianul University College London, Giovanna Tinetti, a calculat absorbția radiațiilor în atmosferele planetare folosind modelul lui David Crisp la Jet Propulsion Laboratory din Pasadena, California, care a fost folosit pentru a estima iluminarea panourilor solare de pe roverele de pe Marte. Interpretarea acestor calcule a necesitat eforturile combinate a cinci experți: microbiologul Janet Siefert de la Universitatea Rice, biochimiștii Robert Blankenship de la Universitatea Washington din St. Louis și Govindjee de la Universitatea Illinois din Urbana, planetolog și Champaigne (Victoria Meadows) de la Universitatea de Stat din Washington. și eu, un biometeorolog de la Institutul de Cercetare Spațială Goddard al NASA.

Am ajuns la concluzia că razele albastre cu un vârf la 451 nm ajung în mare parte la suprafețele planetelor din apropierea stelelor de clasa F. În apropierea stelelor K, vârful este situat la 667 nm, aceasta este regiunea roșie a spectrului, care seamănă cu situația de pe Pământ. În acest caz, ozonul joacă un rol important, făcând lumina stelelor F mai albastră, iar lumina stelelor K mai roșie decât este în realitate. Se pare că radiația potrivită pentru fotosinteză în acest caz se află în regiunea vizibilă a spectrului, ca pe Pământ.

Astfel, plantele de pe planetele din apropierea stelelor F și K pot avea aproape aceeași culoare ca cele de pe Pământ. Dar în stelele F, fluxul de fotoni albaștri bogați în energie este prea intens, așa că plantele trebuie să-i reflecte cel puțin parțial folosind pigmenți de protecție precum antocianul, care vor da plantelor o colorație albăstruie. Cu toate acestea, ei pot folosi doar fotoni albaștri pentru fotosinteză. În acest caz, toată lumina din gama de la verde la roșu ar trebui să fie reflectată. Acest lucru va avea ca rezultat o tăietură albastră distinctivă în spectrul luminii reflectate, care poate fi observată cu ușurință cu un telescop.

Gama largă de temperaturi pentru stelele M sugerează o varietate de culori pentru planetele lor. Orbitând în jurul unei stele M calme, planeta primește jumătate din energia pe care o primește Pământul de la Soare. Și deși acest lucru, în principiu, este suficient pentru viață - este de 60 de ori mai mult decât este necesar pentru plantele iubitoare de umbră de pe Pământ - majoritatea fotonilor care provin de la aceste stele aparțin regiunii apropiate IR a spectrului. Dar evoluția ar trebui să ducă la apariția unei varietăți de pigmenți care pot percepe întregul spectru al luminii vizibile și infraroșii. Plantele care absorb aproape toată radiația lor pot chiar să pară negre.

Punct violet mic

Istoria vieții de pe Pământ arată că organismele fotosintetice marine timpurii de pe planetele din apropierea stelelor din clasa F, G și K ar putea trăi într-o atmosferă primară fără oxigen și ar putea dezvolta un sistem de fotosinteză oxigenată, care va duce mai târziu la apariția plantelor terestre.. Situația cu vedetele din clasa M este mai complicată. Rezultatele calculelor noastre indică faptul că locul optim pentru fotosintetizatoare este la 9 m sub apă: un strat de această adâncime captează lumina ultravioletă distructivă, dar permite trecerea suficientă a luminii vizibile. Desigur, aceste organisme nu le vom observa în telescoapele noastre, dar ar putea deveni baza vieții terestre. În principiu, pe planetele din apropierea stelelor M, viața vegetală, folosind diverși pigmenți, poate fi aproape la fel de diversă ca pe Pământ.

Dar ne vor permite telescoapele spațiale viitoare să vedem urme de viață pe aceste planete? Răspunsul depinde de care va fi raportul dintre suprafața apei și pământul de pe planetă. În telescoapele din prima generație, planetele vor arăta ca niște puncte, iar un studiu detaliat al suprafeței lor este exclus. Tot ceea ce vor obține oamenii de știință este spectrul total de lumină reflectată. Pe baza calculelor sale, Tinetti susține că cel puțin 20% din suprafața planetei trebuie să fie uscat acoperit cu plante și nu acoperit de nori pentru a identifica plantele din acest spectru. Pe de altă parte, cu cât zona mării este mai mare, cu atât mai mult oxigen eliberează fotosintetizatoarele marine în atmosferă. Prin urmare, cu cât bioindicatorii pigmentului sunt mai pronunțați, cu atât este mai dificil de observat bioindicatorii de oxigen și invers. Astronomii vor putea detecta fie unul, fie altul, dar nu ambele.

Căutători de planete

Agenția Spațială Europeană (ESA) plănuiește să lanseze nava spațială Darwin în următorii 10 ani pentru a studia spectrele exoplanetelor terestre. NASA Earth-Like Planet Seeker va face același lucru dacă agenția va obține finanțare. Nava spațială COROT, lansată de ESA în decembrie 2006, și nava spațială Kepler, programată de NASA pentru lansare în 2009, sunt concepute pentru a căuta scăderi ușoare ale luminozității stelelor pe măsură ce planetele asemănătoare Pământului trec prin fața lor. Nava spațială SIM a NASA va căuta vibrații slabe ale stelelor sub influența planetelor.

Prezența vieții pe alte planete - viața reală, nu doar fosile sau microbi care abia supraviețuiesc în condiții extreme - ar putea fi descoperită în viitorul foarte apropiat. Dar ce stele ar trebui să studiem mai întâi? Vom putea înregistra spectrele planetelor situate în apropierea stelelor, ceea ce este deosebit de important în cazul stelelor M? În ce intervale și cu ce rezoluție ar trebui să observe telescoapele noastre? Înțelegerea elementelor de bază ale fotosintezei ne va ajuta să creăm noi instrumente și să interpretăm datele pe care le primim. Probleme de o asemenea complexitate pot fi rezolvate numai la intersecția diferitelor științe. Până acum suntem abia la începutul drumului. Însăși posibilitatea de a căuta viața extraterestră depinde de cât de profund înțelegem elementele de bază ale vieții aici pe Pământ.