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紫色行星可能是我們一直在尋找的外星生命的跡象

2024-04-24科學

在尋找外星生命的過程中,科學家們已經知道,我們可能正在尋找一個與地球上青翠的、以植物為主的生物圈截然不同的世界。

究竟有多大的不同很難知道,但我們自己的星球仍然可以為我們提供一些線索。例如,有些生物可以生活在對地球上大多數其他生命非常不友好的環境中。

但是,外星植物生命會是什麽樣子呢?

地球上的生命也提供了另一種可能性。雖然這裏很大一部份生產者為了生存而含有綠色葉綠素,但在弱光條件下生長的光合細菌往往被染成紫色,以充分利用紅外輻射。

康奈爾大學卡爾薩根研究所的天體生物學家Lígia Fonseca Coelho說:「紫色細菌可以在各種條件下繁殖,使其成為主宰各種世界的生命的主要競爭者之一。」。

「它們已經在某些生態席位中茁壯成長。想象一下,如果它們沒有與綠色植物、藻類和細菌競爭:紅色的太陽可以為它們提供最有利的光合作用條件。」

銀河系中最豐富的恒星不像太陽;相反,它們比我們自己的恒星更小、更紅,發出的熱量和光明顯更少。銀河系中高達75%的恒星是紅矮星,這讓科學家們推測紅矮星系外行星上是否會出現生命,如果出現了生命,它會是什麽樣子,最重要的是,我們如何探測到它。

卡爾·薩根研究所一直在探索對不同形式的生命進行編目,並計算出如果我們在另一個世界上觀察它們,從遠處看會是什麽樣子。

在地球上,植物中最常見的光合色素是葉綠素a。藍藻中也有這種色素,這絕非偶然。植物細胞中含有葉綠素色素的葉綠體實際上是一種共生藍細菌,它在很久以前就被現代植物的祖先吸收,並共同前進演化以使宿主進行光合作用。

在一顆光照條件不同的恒星周圍,一種色調截然不同的生命形式可能會以類似的方式占據主導地位,因此科埃略和她的同事收集了20多種細菌,這些細菌使用被稱為類胡蘿蔔素的生物色素來獲取光能。

這些生物在紅光和紅外光下茁壯成長,使用的光采集系統比在植物中看到的系統要簡單一些,使用的細菌葉綠素吸收植物或藍藻不使用的光波長,不產生氧氣。

研究人員仔細測量了不同細菌的色素,並建立了具有不同表面和大氣條件的外星世界模型,以確定它們的樣子。在所有情況下,細菌都會使地球產生可能被探測到的強烈色調。

根據細菌的種類,類胡蘿蔔素可能會使微生物看起來更像橙色、紅色或棕色。然而,正如植物和藻類之間的變異仍然模糊到森林、草原和紅樹林中,這些都是令人驚嘆的綠色植物,電磁波譜中更冷的色調仍然可能代表某種形式的光合作用。

這意味著,如果另一個世界前進演化出一種豐富的生命覆蓋物,其生物學特性與地球上的紫色細菌相似,我們就有辦法窺探它。

卡爾·薩根研究所所長、天體生物學家麗莎·卡爾特尼格說:「我們只是在睜開眼睛,看看我們周圍這些迷人的世界。」。「紫色細菌可以在各種條件下生存和繁殖,很容易想象,在許多不同的世界上,紫色可能只是新的綠色。」