Фиолетовая трава, красные деревья, чёрные и пурпурные
кусты вполне могут расти на некоторых планетах. Никакой фантастики
— таковы результаты научного исследования. Современные приборы уже
позволяют изучать спектры экстрасолнечных планет. И если на
некоторых из них есть жизнь — наши знания помогут нам "увидеть" её
признаки, даже если жизнь эта будет сильно отличаться по виду от
земной.
Нэнси Кианг (Nancy Kiang) из института космических исследований
Годдарда (NASA Goddard Institute for Space Studies) провела
исследование, показавшее, что растения на других планетах могут
иметь почти любой цвет, кроме, вероятно, синего. То, что давно и с
удовольствием расписывают фантасты, оказывается, имеет научную
подоплёку. Если жизнь во Вселенной распространена, наша, покрытая
зелёной растительностью планета вполне может оказаться исключением.
Различные землеподобные миры должны щеголять лесами с листьями
почти всех цветов радуги.
Логика проста: далеко не только хлорофилл может использоваться
растением для усвоения солнечного света. А уж какое соединение
будет взято жизнью за основу для обеспечения процесса фотосинтеза —
зависит от эволюции. В ней же есть простое правило: растения должны
постараться взять от своей звезды максимум доступной энергии. Кианг
и её коллеги смоделировали условия на экстрасолнечных планетах,
похожих по основным параметрам на Землю и вращающихся вокруг звёзд
разного типа, о чём подробно написали в журнале Astrobiology.
"Эти планеты могут иметь растительность глобального масштаба,
сопоставимую с таковой на Земле, — говорит Кианг, — это означает,
что, если вы хотите обнаружить жизнь телескопом, у вас есть шанс
увидеть достаточное количество явных признаков жизни". Разные
спектры солнц, различные атмосферы, химия которых увязана с
параметрами родительских звёзд — всё это окажет огромное влияние на
развитие фотосинтезирующих растений. Ведь распределение энергии
излучения, доходящего до поверхности планеты, по спектру будет
сильно отличаться у планет, живущих у звёзд разных спектральных
типов (от горячих F2, через G2, K2 к очень тусклым M5), да ещё оно
будет зависеть от концентрации в атмосфере кислорода, озона,
водяных паров и углекислого газа.
Пока экстрасолнечные планеты земного типа лишь рисуют
художники. Но скоро они должны попасть в объективы телескопов
(иллюстрации Lynette R. Cook).
А дальше просто — растения на таких планетах должны приспособиться
к поглощению наиболее энергетически насыщенной части спектра.
Где-то это будет синий цвет, где-то максимум "подкормки" придётся
на инфракрасное излучение, и так далее. Каждому типу звезды и
планеты исследователи сопоставили свой неповторимый,
предпочтительный для фотосинтеза, участок спектра. Цвет же листьев
растения зависит от частоты света, которым оно пренебрегает
(хлорофилл, скажем, поглощает в основном синий и красный цвет, но
отражает зелёный). Так что на разных планетах растения будут иметь
самые различные оттенки, и учёные точно могут сказать — какие
именно.
А, к примеру, растения на планете, вращающейся вокруг красного
карлика, должны выглядеть чёрными! Ведь такая звезда испускает во
много раз меньше света, чем наше Солнце. И местные растения должны
в ходе эволюции и естественного отбора приобрести набор веществ,
помогающих им усваивать практически весь спектр падающего
излучения. Но почему синие листья деревьев и траву Нэнси считает
маловероятными? Просто синий цвет, то есть свет большей частоты,
несёт и больше энергии. Это важно с точки зрения эволюции живого.
"Вообще, растения будут "желать" использовать синий свет, как
только смогут", — поясняет эту мысль Виктория Мидоуз (Victoria
Meadows) из Калифорнийского технологического института (California
Institute of Technology), соавтор исследования.
Растения на других планетах могут поражать разнообразием
красок. Заметьте, мы говорим не об осенних, пожелтевших и
покрасневших, умирающих листьях, как на Земле, а об обычных
листьях, в которых идёт фотосинтез (иллюстрация Doug Cummings,
Caltech).
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...
http://galspace.spb.ru/news/index.php?newsid=1176463817
|
