Odkryto już tysiące planet pozasłonecznych. Jednak stwierdzenie, czy rozwinęła się na nich biosfera, może być trudne. Naukowcy poszukują więc jednoznacznych a przy tym jak najłatwiejszych do zidentyfikowania bioindykatorów. Jednym z nich jest tlen, którego cząsteczki zostawiają liczne sygnatury w widzialnym zakresie widma i w podczerwieni. Planeta z atmosferą o znacznej koncentracji tego pierwiastka niemal na pewno jest siedliskiem organizmów fotosyntetyzujących. Metan, również uważany za bioindykator, nie daje tak jednoznacznych wskazówek. Na Ziemi wytwarzają go wprawdzie głównie organizmy żywe, ale gdzie indziej może być produktem reakcji geochemicznych . Obiecującymi bioindykatorami wydają się natomiast barwniki umożliwiające fotosyntezę.
Na Ziemi takim barwnikiem jest głównie chlorofil, mniejszą rolę odgrywają karotenoidy.
Popularność chlorofilu jest prawdopodobnie związana z charakterystyką widmową Słońca, położeniem naszej planety w Układzie Słonecznym, jej odległością od Słońca oraz składem atmosfery. Te czynniki decydują bowiem że do powierzchni ziemi dociera najwięcej światła czerwonego o długości fali 620-750 nm. Trochę mniej niebieskiego a najmniej zielonego. Światło czerwone i niebieskie jest więc najpopularniejszym "paliwem" dla fotosyntezy na Ziemi. Chlorofil, który pochłania głównie światło niebieskie i czerwone, zaś odbija zielone, jest do tych warunków dobrze przystosowany (dodatkowo jego wysoki współczynnik odbicia w podczerwieni zapobiega przegrzewaniu się roślin).
Na planetach krążących wokół gwiazd chłodniejszych lub gorętszych od Słońca chlorofil byłby jednak mało wydajny. Jego miejsce prawdopodobnie zajęłyby barwniki, które na Ziemi odgrywają drugorzędną rolę bądź nie występują w ogóle.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, w których planety ziemiopodobne z atmosferami umożliwiającymi istnienie życia umieszczali w ekosferach różnych gwiazd. W ten sposób uzyskali widma światła docierającego do powierzchni planet, po czym – zakładając, że wszystkie prawidłowości na Ziemi odnoszą się także do biosfer pozaziemskich – określili podstawowe cechy widmowe występujących w nich barwników i przewidywaną wydajność fotosyntezy.
Okazało się, że na planetach gwiazd należących do typu widmowego F oraz typów K i M mogą istnieć rośliny zdolne do fotosyntezy na skalę porównywalną do obserwowanej na Ziemi. Co więcej, pozostawiane przez nie ślady w widmach planet mogą być tak wyraźne, że dałoby się je wykryć za pomocą odpowiednio zaprojektowanej aparatury.
Ciekawym produktem ubocznym tych badań jest klucz przyporządkowujący gwieździe o danym typie widmowym kolory roślin na krążących wokół niej planetach.
Na przykład na planecie krążącej wokół żółtobiałej gwiazdy typu F2V flora miałaby do dyspozycji przede wszystkim światło niebieskie. Do wydajnej fotosyntezy najlepsze byłyby zatem barwniki pomarańczowe i czerwone. W pobliżu gwiazd typu F mogą też pojawić się rośliny białe. Z kolei rośliny na planetach gwiazd typu K2 i G do wykorzystania miałyby głównie światło czerwone. W ich wypadku najwydajniejszym barwnikiem byłby barwnik zielony, możliwe są też barwy żółta i pomarańczowa. Najbardziej kolorowo może być na planetach orbitujących wokół gwiazd typu M. Do ich powierzchni dociera więcej podczerwieni niż widzialnej części widma. Fotosynteza mogłaby przebiegać tam dzięki substancjom pochłaniającym właśnie takie fale. Rośliny żyjące na tych planetach mogłyby prezentować wszystkie kolory tęczy ale też na przykład nawet szare i czarne. Natomiast nigdzie nie występują rośliny niebieskie.
Na podstawie Świat Nauki 190 (6/07).
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz