В поисках инопланетной жизни фиолетовый может стать новым зелёным
Зелёный цвет — доминирующий цвет жизни на поверхности Земли, где условия благоприятствовали эволюции организмов, осуществляющих кислородный фотосинтез с использованием зелёного пигмента хлорофилла a.
Однако похожая на Землю планета, обращающаяся вокруг другой звезды, может выглядеть совершенно иначе. Она может быть покрыта бактериями, которые получают мало или совсем не получают видимого света или кислорода (как в некоторых земных средах) и вместо этого используют невидимое инфракрасное излучение для питания фотосинтезом.
Многие такие бактерии на Земле содержат не зелёные, а фиолетовые пигменты. Миры, где они доминируют, будут иметь характерный «световой отпечаток», который смогут обнаружить телескопы следующего поколения, как наземные, так и космические. Об этом сообщают учёные из Корнеллского университета.
«Пурпурные бактерии могут процветать в самых разных условиях, что делает их одними из главных претендентов на жизнь, которая может доминировать на самых разных планетах», — говорит Лижия Фонсека Коэльо, первый автор исследования «Фиолетовый — это новый зелёный: биопигменты и спектры похожих на Землю фиолетовых миров», опубликованного в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Нам нужно создать базу данных признаков жизни, чтобы убедиться, что наши телескопы не пропустят её, если она окажется не совсем такой, какую мы встречаем вокруг себя каждый день», — добавляет соавтор Лиза Калтенеггер, директор Института Карла Сагана.
Астрономы подтвердили существование более 5500 экзопланет, включая более 30 потенциально похожих на Землю. Планируемые обсерватории, такие как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) и «Обсерватория обитаемых миров» (Habitable Worlds Observatory), будут изучать химический состав этих миров в обитаемых зонах их звёзд.
Учёные из Института Карла Сагана составляют каталог цветов и химических сигнатур, которые разнообразные организмы и минералы будут создавать в отражённом свете экзопланеты.
Коэльо собрала и вырастила образцы более 20 видов пурпурных серных и несерных бактерий, встречающихся в различных средах: от мелководья, побережий и болот до глубоководных гидротермальных источников.
Так называемые пурпурные бактерии на самом деле имеют диапазон цветов, включая жёлтый, оранжевый, коричневый и красный, из-за пигментов, родственных тем, что делают помидоры красными, а морковь оранжевой. Они процветают, используя низкоэнергетический красный или инфракрасный свет, и применяют более простые системы фотосинтеза с формами хлорофилла, которые поглощают инфракрасное излучение и не производят кислород.
Исследователи считают, что такие бактерии, вероятно, были широко распространены на ранней Земле до появления фотосинтеза растительного типа. Они могут быть особенно хорошо приспособлены к планетам, вращающимся вокруг более холодных красных карликов — наиболее распространённого типа звёзд в нашей галактике.
«Они уже процветают здесь, в определённых нишах. Просто представьте, если бы они не конкурировали с зелёными растениями, водорослями и бактериями: красное солнце могло бы дать им наиболее благоприятные условия для фотосинтеза», — говорит Коэльо.
После измерения биопигментов и световых отпечатков пурпурных бактерий исследователи создали модели похожих на Землю планет с различными условиями и облачностью. Как во влажных, так и в сухих смоделированных средах фиолетовые бактерии создавали интенсивно окрашенные биосигнатуры.
«Если пурпурные бактерии процветают на поверхности замёрзшей Земли, океанического мира, Земли-снежка или современной Земли, вращающейся вокруг более холодной звезды, у нас теперь есть инструменты для их поиска», — заявляет Коэльо.
Обнаружение «бледной фиолетовой точки» в другой солнечной системе запустит интенсивные наблюдения за планетой, чтобы попытаться исключить другие источники цвета, такие как красочные минералы.
«Мы только открываем глаза на эти увлекательные миры вокруг нас. Пурпурные бактерии могут выживать и процветать в таком разнообразии условий, что легко представить, что на многих разных мирах фиолетовый может стать новым зелёным», — заключает Калтенеггер.