На что может быть похожа природа экстрасолнечных миров — мы можем лишь гадать. Или, теперь уже, не совсем гадать .

Интересно, что теоретические выкладки астробиологов опираются на уже известные учёным фотосинтетические системы. К примеру, пурпурный и красный цвет имеют некоторые фотосинтезирующие бактерии и водоросли. А недавно учёные нашли в океане новую группу одноклеточных водорослей с необычным фотосинтезирующим аппаратом. 
Более того, на дне океана открыта бактерия, которая является фотосинтезирующей, хотя солнечный свет в такие глубины не проникает. Зато там есть инфракрасное излучение от термальных донных источников.

 

Как видим, даже земная жизнь предлагает нам массу решений — как усваивать свет на самых разных длинах волн. Что уж говорить об эволюции жизни внеземной. Кстати, недавнее исследование показало, что примерно треть звёзд, имеющих планетные семьи среди нашего ближнего окружения, обладает подобными Земле планетами, с жидкими водными океанами на поверхности и условиями, пригодными для зарождения жизни.

Также надо сказать, что возможности техники по обнаружению планет постоянно и ощутимо растут. Одна из самых маленьких из найденных экстрасолнечных планет больше Земли по массе всего в 5,5 раз, а по диаметру — намного ближе. Есть в улове астрономов и планеты куда меньшей массы, правда, вращающиеся вокруг пульсара. А ведь когда-то мы умели "ловить" лишь экстрасолнечные газовые гиганты, превосходящие по размеру Юпитер.

Но интересно, следует ли наша земная растительность описанным выше правилам? Оказывается, не вполне. Свет, который падает на земную поверхность, "богат" зелёными лучами, но преобладающая растительность именно этот цвет как раз и не использует для фотосинтеза.

Учёные полагают, что здесь перед нами, возможно, пример не самой удачной эволюции. Однако, если говорить о солнечном свете, достигающем поверхности Земли, красный цвет здесь превосходит другие, так сказать, "массовостью" — по числу фотонов. А синий обладает большей энергией на каждый фотон (в полном соответствии с формулой Планка). Так что в выборе красного и синего цветов в качестве "питания" есть своя логика. И всё же...

Другое недавнее исследование показало, что ранняя Земля вполне могла иметь пурпурную растительность, а не зелёную как сейчас. Об этом говорит Шил Дасшарма (Shil DasSarma) из университета Мэриленда (University of Maryland).

Действительно, эволюция привела к тому, что наши глаза очень чувствительны к зелёному свету. Почему бы растениям не обладать такой же способностью? Причина, по мнению Шила, в том, что хлорофилл появился после того, как другая светочувствительная молекула — ретинол — уже присутствовала на ранней Земле. Ретинол, сегодня находимый, к примеру, в мембране фотосинтетических микробов, называемых галобактериями, поглощает зелёный свет и отражает назад красный и фиолетовый, комбинация которых и кажется нам фиолетовой.

Примитивные микробы, которые использовали ретинол для усвоения солнечного света, возможно, доминировали на молодой Земле, рассуждает Дасшарма. Так что первые биологические "горячие точки" на нашей планете вполне могли отличаться фиолетовой окраской.

Получается, что развитие сначала микроорганизмов, а затем и растений, использующих для фотосинтеза хлорофилл и, следовательно, красный и синий части спектра, явилось результатом их конкурентной борьбы с "фиолетовыми" микробами. Последние просто захватили зелёную часть спектра, и потому, чтобы выжить, "опоздавшие родиться" существа с хлорофиллом внутри были вынуждены приспособиться к "поеданию" той части спектра, которая осталась свободной. В общем — борьба за ресурс в чистом виде.

Легко вообразить ситуацию, когда, скажем так, хлорофильные микроорганизмы развивались под богатым слоем микроорганизмов ретиноловых, забиравших у них зелёные лучи.

Почему же в результате красно-фиолетовые (по внешнему виду) организмы были вытеснены куда-то на обочину, в то время как зелёные завоевали планету? Шил объясняет это очень просто. Хотя хлорофилл использует далеко не пик солнечного спектра, зато, по сравнению с ретинолом, он применяет его куда более эффективно.

Результаты мониторинга земной поверхности спутником SeaWiFS. По двум отдельным шкалам в искусственных цветах показано распределение хлорофилла на суше (леса) и в океане (фитопланктон). Это пример того, как техника способна улавливать спектральные следы хлорофилла и даже определять его содержание на поверхности планеты (иллюстрация SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center, ORBIMAGE).

Предположение Дасшармы — только лишь предположение. Но оно имеет весомое обоснование. Так, скажем, ретинол имеет более простую структуру, чем хлорофилл. Ретинол легче воспроизвести в тех условиях, что существовали на ранней Земле (с низким уровнем кислорода). Кроме того, процесс, необходимый для того, чтобы сделать ретинол, очень подобен цепочке реакций, необходимых для синтеза жирных кислот, которая (цепочка), полагают учёные, была одним из ключевых условий для развития живых клеток. "Жирные кислоты были необходимы, чтобы сформировать мембраны в самых ранних клетках", — говорит Дасшарма.

Наконец, галобактерии, которые используют ретинол для фотосинтеза, вообще-то — вовсе не бактерии. Эта группа организмов принадлежит надцарству по имени археи, чьё происхождение уходит так далеко назад во времени, что тогда у Земли ещё даже не было кислородной атмосферы! Всё это указывает на то, что ретинол возник раньше хлорофилла.

Однако не все учёные согласны с рассуждениями Дасшармы. Геохимик Дэвид Дес Марас (David Des Marais) из исследовательского центра Эймса (Ames Research Center) отмечает, что получение максимума энергии — это как обоюдоострый меч. Излишек энергии тоже может быть вредным, как и её недостаток. И растения на нашей планете вполне могли приспособиться к получению оптимального количества энергии.

Вместе с тем, "фиолетовая ранняя Земля" Дасшармы может оказать большое влияние на поиски жизни за пределами Солнечной системы. Действительно — учёные должны представлять, что именно им следует искать. Тут мы снова возвращаемся к работе Кианг с сотоварищами. Ведь её выкладки также нацелены именно на поиск реальных экстрасолнечных миров, дающих приют жизни.

Как показал практический опыт с пепельным светом Селены, даже в отражённом Луной спектре излучения нашей планеты вполне можно найти хлорофилл — явный признак жизни. А значит, у других планет можно обнаружить спектральные подписи других веществ, ассоциируемых с разнообразными фотосинтезирующими схемами.

 

Опираясь на расчёты Кианг, учёные могут предсказать — какие спектральные подписи следует искать на той или иной планете, условия на которой благоприятны для развития жизни. Фактически, у учёных, в частности, в группе Мидоуз, уже есть компьютерные модели экстрасолнечных планет земного типа, которые могут показать весь спектр самой планеты, в зависимости от типа родительской звезды.

Остаётся лишь направить телескопы в нужную точку неба, и фиолетовые, зелёные или пурпурные леса, покрывающие такие планеты, дадут знать о себе.

Правда, вопрос, "обязана" ли жизнь на других планетах хоть в чём-то следовать правилам, выведенным нами исходя из изучения жизни земной, – остаётся открытым.

Источник:  Мембрана.ру