Hoe lyk plante op ander eksoplanete?

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die soeke na buiteaardse lewe is nie meer die domein van wetenskapfiksie of UFO-jagters nie. Miskien het moderne tegnologie nog nie die vereiste vlak bereik nie, maar met hul hulp is ons reeds in staat om die fisiese en chemiese manifestasies van die fundamentele prosesse onderliggend aan lewende dinge op te spoor.

Sterrekundiges het meer as 200 planete ontdek wat om sterre buite die sonnestelsel wentel. Tot dusver kan ons nie 'n ondubbelsinnige antwoord gee oor die waarskynlikheid van die bestaan van lewe op hulle nie, maar dit is net 'n kwessie van tyd. In Julie 2007, nadat hulle die sterlig wat deur die eksoplaneet se atmosfeer gegaan het, ontleed het, het sterrekundiges die teenwoordigheid van water daarop bevestig. Teleskope word nou ontwikkel wat dit moontlik sal maak om aan die hand van hul spektra na spore van lewe op planete soos die Aarde te soek.

Een van die belangrike faktore wat die spektrum van lig wat deur 'n planeet weerkaats word, kan die proses van fotosintese wees. Maar is dit moontlik in ander wêrelde? Nogal! Op Aarde is fotosintese die basis vir byna alle lewende dinge. Ten spyte van die feit dat sommige organismes geleer het om by verhoogde temperature in metaan en in die see hidrotermiese vents te leef, het ons die rykdom van ekosisteme op die oppervlak van ons planeet aan sonlig te danke.

Aan die een kant, in die proses van fotosintese, word suurstof geproduseer, wat saam met die osoon wat daaruit gevorm word, in die atmosfeer van die planeet gevind kan word. Aan die ander kant kan die kleur van 'n planeet die teenwoordigheid van spesiale pigmente, soos chlorofil, op sy oppervlak aandui. Byna 'n eeu gelede, nadat hulle die seisoenale verdonkering van die oppervlak van Mars opgemerk het, het sterrekundiges die teenwoordigheid van plante daarop vermoed. Pogings is aangewend om tekens van groen plante op te spoor in die spektrum van lig wat vanaf die planeet se oppervlak weerkaats word. Maar die twyfelagtigheid van hierdie benadering is selfs deur die skrywer Herbert Wells gesien, wat in sy "War of the Worlds" opgemerk het: "Natuurlik het die groenteryk van Mars, in teenstelling met die aardse een, waar groen oorheers, 'n bloed- rooi kleur." Ons weet nou dat daar geen plante op Mars is nie, en die voorkoms van donkerder areas op die oppervlak word met stofstorms geassosieer. Wells self was daarvan oortuig dat die kleur van Mars nie die minste bepaal word deur die plante wat sy oppervlak bedek nie.

Selfs op aarde is fotosintetiese organismes nie beperk tot groen nie: sommige plante het rooi blare, en verskeie alge en fotosintetiese bakterieë blink met al die kleure van die reënboog. En pers bakterieë gebruik infrarooi straling van die Son bykomend tot sigbare lig. So wat sal op ander planete heers? En hoe kan ons dit sien? Die antwoord hang af van die meganismes waardeur die uitheemse fotosintese die lig van sy ster, wat verskil in die aard van die straling van die Son, assimileer. Daarbenewens beïnvloed 'n ander samestelling van die atmosfeer ook die spektrale samestelling van die straling wat op die planeet se oppervlak inval.

Sterre van spektrale klas M (rooi dwerge) skyn flou, daarom moet plante op Aardeagtige planete naby hulle swart wees om soveel lig as moontlik te absorbeer. Jong M-sterre skroei die oppervlak van planete met ultravioletfakkels, so organismes daar moet akwatiese wees. Ons Son is klas G. En naby F-klas sterre ontvang plante te veel lig en moet 'n aansienlike deel daarvan weerkaats.

Om te dink hoe fotosintese in ander wêrelde sal wees, moet jy eers verstaan hoe plante dit op Aarde uitvoer. Die energiespektrum van sonlig het 'n hoogtepunt in die blou-groen streek, wat wetenskaplikes lank laat wonder het waarom plante nie die mees beskikbare groen lig absorbeer nie, maar dit inteendeel weerkaats? Dit het geblyk dat die proses van fotosintese nie soseer afhang van die totale hoeveelheid sonenergie nie, maar van die energie van individuele fotone en die aantal fotone waaruit lig bestaan.

Elke blou foton dra meer energie as 'n rooi een, maar die son straal hoofsaaklik rooies uit. Plante gebruik blou fotone as gevolg van hul kwaliteit, en roois as gevolg van hul hoeveelheid. Die golflengte van groen lig lê presies tussen rooi en blou, maar groen fotone verskil nie in beskikbaarheid of energie nie, dus gebruik plante hulle nie.

Tydens fotosintese om een koolstofatoom (afgelei van koolstofdioksied, CO₂) in 'n suikermolekule word minstens agt fotone benodig, en vir die splitsing van 'n waterstof-suurstofbinding in 'n watermolekule (H₂O) - net een. In hierdie geval verskyn 'n vrye elektron, wat nodig is vir verdere reaksie. In totaal, vir die vorming van een suurstofmolekule (O₂) vier sulke bindings moet verbreek word. Vir die tweede reaksie om 'n suikermolekule te vorm, is ten minste nog vier fotone nodig. Daar moet kennis geneem word dat 'n foton 'n minimum energie moet hê om aan fotosintese deel te neem.

Die manier waarop plante sonlig absorbeer, is werklik een van die wonders van die natuur. Fotosintetiese pigmente kom nie as individuele molekules voor nie. Hulle vorm trosse wat as 't ware uit baie antennas bestaan, wat elkeen ingestel is om fotone van 'n sekere golflengte waar te neem. Chlorofil absorbeer hoofsaaklik rooi en blou lig, terwyl die karotenoïedpigmente wat herfsblare rooi en geel gee, 'n ander skakering van blou waarneem. Al die energie wat deur hierdie pigmente versamel word, word gelewer aan die chlorofilmolekule wat in die reaksiesentrum geleë is, waar water verdeel om suurstof te vorm.

'n Kompleks van molekules in 'n reaksiesentrum kan slegs chemiese reaksies uitvoer as dit rooi fotone of 'n ekwivalente hoeveelheid energie in 'n ander vorm ontvang. Om die blou fotone te gebruik, skakel antennapigmente hul hoë energie om in laer energie, net soos 'n reeks afstaptransformators 100 000 volt van 'n kraglyn na 'n 220 volt-muuraansluiting verminder. Die proses begin wanneer 'n blou foton 'n pigment tref wat blou lig absorbeer en energie oordra na een van die elektrone in sy molekule. Wanneer 'n elektron na sy oorspronklike toestand terugkeer, gee dit hierdie energie uit, maar as gevolg van hitte- en vibrasieverliese, minder as wat dit geabsorbeer het.

Die pigmentmolekule gee egter die ontvangen energie nie in die vorm van 'n foton nie, maar in die vorm van 'n elektriese interaksie met 'n ander pigmentmolekule, wat in staat is om die energie van 'n laer vlak te absorbeer. Op sy beurt stel die tweede pigment nog minder energie vry, en hierdie proses gaan voort totdat die energie van die oorspronklike blou foton tot die vlak van rooi daal.

Die reaksiesentrum, as die ontvangkant van die kaskade, is aangepas om beskikbare fotone met minimale energie te absorbeer. Op die oppervlak van ons planeet is rooi fotone die talrykste en het terselfdertyd die laagste energie onder fotone in die sigbare spektrum.

Maar vir onderwaterfotosinteteerders hoef rooi fotone nie die volopste te wees nie. Die ligarea wat vir fotosintese gebruik word, verander met diepte soos water, opgeloste stowwe daarin, en organismes in die boonste lae filtreer die lig. Die resultaat is 'n duidelike stratifikasie van lewende vorms in ooreenstemming met hul stel pigmente. Organismes uit dieper lae water het pigmente wat ingestel is op die lig van daardie kleure wat nie deur die lae hierbo geabsorbeer is nie. Alge en cyanea het byvoorbeeld die pigmente phycocyanin en phycoerythrin, wat groen en geel fotone absorbeer. In anoksigeniese (d.w.s.nie-suurstofproduserende) bakterieë is bakteriochlorofil, wat lig absorbeer van die verre rooi en naby-infrarooi (IR) streke, wat net in staat is om die somber dieptes van water binne te dring.

Organismes wat by lae lig aangepas het, is geneig om stadiger te groei omdat hulle harder moet werk om al die lig tot hul beskikking te absorbeer. Op die planeet se oppervlak, waar lig volop is, sal dit nadelig wees vir plante om oortollige pigmente te produseer, daarom gebruik hulle selektief kleure. Dieselfde evolusionêre beginsels behoort ook in ander planetêre stelsels te werk.

Net soos waterdiere aangepas het by lig wat deur water gefiltreer word, het landbewoners aangepas by lig wat deur atmosferiese gasse gefiltreer word. In die boonste deel van die aarde se atmosfeer is die volopste fotone geel, met 'n golflengte van 560-590 nm. Die aantal fotone neem geleidelik af na lang golwe en breek skielik af na kort golwe. Soos sonlig deur die boonste atmosfeer beweeg, absorbeer waterdamp IR in verskeie bande langer as 700 nm. Suurstof produseer 'n nou reeks absorpsielyne naby 687 en 761 nm. Almal weet dat osoon (O₃) in die stratosfeer absorbeer aktief ultraviolet (UV) lig, maar dit absorbeer ook effens in die sigbare gebied van die spektrum.

Dus, ons atmosfeer verlaat vensters waardeur bestraling die planeet se oppervlak kan bereik. Die omvang van sigbare straling word aan die blou kant beperk deur 'n skerp afsny van die sonspektrum in die kortgolflengtegebied en UV-absorpsie deur osoon. Die rooi rand word gedefinieer deur suurstofabsorpsielyne. Die hoogtepunt van die aantal fotone word van geel na rooi verskuif (ongeveer 685 nm) as gevolg van die uitgebreide absorpsie van osoon in die sigbare gebied.

Plante is aangepas by hierdie spektrum, wat hoofsaaklik deur suurstof bepaal word. Maar daar moet onthou word dat die plante self suurstof aan die atmosfeer verskaf. Toe die eerste fotosintetiese organismes op Aarde verskyn het, was daar min suurstof in die atmosfeer, dus moes plante ander pigmente as chlorofil gebruik. Eers na verloop van tyd, toe fotosintese die samestelling van die atmosfeer verander het, het chlorofil die optimale pigment geword.

Betroubare fossielbewyse van fotosintese is ongeveer 3,4 miljard jaar oud, maar vroeëre fossieloorblyfsels toon tekens van hierdie proses. Die eerste fotosintetiese organismes moes onder water wees, deels omdat water 'n goeie oplosmiddel vir biochemiese reaksies is, en ook omdat dit beskerming bied teen sonkrag-UV-straling, wat belangrik was in die afwesigheid van 'n atmosferiese osoonlaag. Sulke organismes was onderwater bakterieë wat infrarooi fotone geabsorbeer het. Hulle chemiese reaksies het waterstof, waterstofsulfied, yster ingesluit, maar nie water nie; daarom het hulle nie suurstof vrygestel nie. En slegs 2, 7 biljoen jaar gelede het sianobakterieë in die oseane met suurstof-fotosintese begin met die vrystelling van suurstof. Die hoeveelheid suurstof en die osoonlaag het geleidelik toegeneem, sodat rooi en bruin alge na die oppervlak kon styg. En toe die watervlak in vlak water voldoende was om teen UV te beskerm, het groen alge verskyn. Hulle het min fitobiliproteïene gehad en was beter aangepas vir helder lig naby die wateroppervlak. 2 miljard jaar nadat suurstof in die atmosfeer begin ophoop het, het die afstammelinge van groenalge – plante – op land verskyn.

Die flora het aansienlike veranderinge ondergaan - die verskeidenheid vorms het vinnig toegeneem: van mosse en lewermosse tot vaatplante met hoë krone, wat meer lig absorbeer en by verskillende klimaatsones aangepas is. Die keëlvormige krone van naaldbome absorbeer lig effektief in hoë breedtegrade, waar die son skaars bo die horison opkom. Skadu-liefdevolle plante produseer antosianien om teen helder lig te beskerm. Groen chlorofil is nie net goed aangepas by die moderne samestelling van die atmosfeer nie, maar help ook om dit in stand te hou en ons planeet groen te hou. Dit is moontlik dat die volgende stap in evolusie 'n voordeel sal gee aan 'n organisme wat in die skadu onder die krone van bome leef en phycobilins gebruik om groen en geel lig te absorbeer. Maar die inwoners van die boonste vlak sal blykbaar groen bly.

Verf die wêreld rooi

Terwyl hulle na fotosintetiese pigmente op planete in ander sterrestelsels soek, moet sterrekundiges onthou dat hierdie voorwerpe in verskillende stadiums van evolusie is. Hulle kan byvoorbeeld 'n planeet soortgelyk aan die Aarde teëkom, sê, 2 miljard jaar gelede. Daar moet ook in gedagte gehou word dat uitheemse fotosintetiese organismes eienskappe kan hê wat nie kenmerkend van hul aardse "verwante" is nie. Hulle is byvoorbeeld in staat om watermolekules te verdeel deur langer golflengtefotone te gebruik.

Die langste golflengte-organisme op aarde is die pers anoksigeniese bakterie, wat infrarooi straling met 'n golflengte van ongeveer 1015 nm gebruik. Die rekordhouers onder suurstoforganismes is mariene sianobakterieë, wat by 720 nm absorbeer. Daar is geen boonste limiet vir die golflengte wat deur die wette van fisika bepaal word nie. Dit is net dat die fotosintetiseringstelsel 'n groter aantal langgolflengtefotone moet gebruik in vergelyking met kortgolflengtes.

Die beperkende faktor is nie die verskeidenheid pigmente nie, maar die spektrum van lig wat die planeet se oppervlak bereik, wat weer afhang van die tipe ster. Sterrekundiges klassifiseer sterre op grond van hul kleur, afhangende van hul temperatuur, grootte en ouderdom. Nie alle sterre bestaan lank genoeg vir lewe om op naburige planete te ontstaan en te ontwikkel nie. Die sterre is langlewend (in volgorde van dalende temperatuur) van spektraalklasse F, G, K en M. Die son behoort aan klas G. F-klas sterre is groter en helderder as die Son, hulle brand en straal 'n helderder uit. blou lig en uitbrand in ongeveer 2 biljoen jaar. Klas K- en M-sterre is kleiner in deursnee, dowwer, rooier en geklassifiseer as langlewend.

Om elke ster is daar 'n sogenaamde "lewensone" - 'n reeks bane, synde waarop die planete die temperatuur het wat nodig is vir die bestaan van vloeibare water. In die sonnestelsel is so 'n sone 'n ring wat deur die wentelbane van Mars en Aarde begrens word. Warm F-sterre het 'n lewensone verder van die ster af, terwyl koeler K- en M-sterre dit nader het. Planete in die lewensone van F-, G- en K-sterre ontvang omtrent dieselfde hoeveelheid sigbare lig as wat die Aarde van die Son ontvang. Dit is waarskynlik dat lewe op hulle kan ontstaan op grond van dieselfde suurstoffotosintese as op Aarde, hoewel die kleur van die pigmente binne die sigbare omvang verskuif kan word.

M-tipe sterre, die sogenaamde rooi dwerge, is van besondere belang vir wetenskaplikes aangesien dit die algemeenste tipe sterre in ons Melkweg is. Hulle straal merkbaar minder sigbare lig uit as die Son: die intensiteitspiek in hul spektrum kom in die naby-IR voor. John Raven, 'n bioloog aan die Universiteit van Dundee in Skotland, en Ray Wolstencroft, 'n sterrekundige by die Royal Observatory in Edinburgh, het voorgestel dat suurstoffotosintese teoreties moontlik is met behulp van naby-infrarooi fotone. In hierdie geval sal organismes drie of selfs vier IR-fotone moet gebruik om 'n watermolekule te breek, terwyl landplante slegs twee fotone gebruik, wat vergelyk kan word met die trappe van 'n vuurpyl wat energie aan 'n elektron oordra om 'n chemikalie uit te voer reaksie.

Jong M-sterre vertoon kragtige UV-fakkels wat slegs onder water vermy kan word. Maar die waterkolom absorbeer ook ander dele van die spektrum, so die organismes wat op die diepte geleë is, sal 'n groot gebrek aan lig hê. Indien wel, kan fotosintese op hierdie planete nie ontwikkel nie. Soos die M-ster verouder, neem die hoeveelheid uitgestraalde ultravioletstraling af, in die latere stadiums van evolusie word dit minder as wat ons Son uitstraal. Gedurende hierdie tydperk is daar geen behoefte aan 'n beskermende osoonlaag nie, en lewe op die oppervlak van planete kan floreer selfs al produseer dit nie suurstof nie.

Dus moet sterrekundiges vier moontlike scenario's oorweeg, afhangende van die tipe en ouderdom van die ster.

Anaërobiese Oseaanlewe.’n Ster in die planetêre stelsel is jonk, van enige tipe. Organismes mag nie suurstof produseer nie. Die atmosfeer kan saamgestel word uit ander gasse soos metaan.

Aërobiese Oseaanlewe. Die ster is nie meer jonk nie, van enige tipe. Genoeg tyd het verloop sedert die aanvang van suurstoffotosintese vir die ophoping van suurstof in die atmosfeer.

Aërobiese landlewe. Die ster is volwasse, van enige tipe. Die land is bedek met plante. Lewe op aarde is net in hierdie stadium.

Anaërobiese landlewe.’n Dowwe M-ster met swak UV-straling. Plante bedek die land maar produseer dalk nie suurstof nie.

Natuurlik sal die manifestasies van fotosintetiese organismes in elk van hierdie gevalle anders wees. Die ervaring om ons planeet van satelliete af te skiet dui daarop dat dit onmoontlik is om lewe in die dieptes van die oseaan met 'n teleskoop op te spoor: die eerste twee scenario's beloof ons nie kleurtekens van lewe nie. Die enigste kans om dit te vind, is om te soek na atmosferiese gasse van organiese oorsprong. Daarom sal navorsers wat kleurmetodes gebruik om uitheemse lewe te soek, moet fokus op die bestudering van landplante met suurstoffotosintese op planete naby F-, G- en K-sterre, of op planete van M-sterre, maar met enige tipe fotosintese.

Tekens van lewe

Stowwe wat, benewens die kleur van plante, 'n teken van die teenwoordigheid van lewe kan wees

Suurstof (O₂) en water (H₂O) … Selfs op 'n lewelose planeet vernietig die lig van die moederster waterdampmolekules en produseer 'n klein hoeveelheid suurstof in die atmosfeer. Maar hierdie gas los vinnig in water op en oksideer ook rotse en vulkaniese gasse. As daar dus baie suurstof op 'n planeet met vloeibare water gesien word, beteken dit dat bykomende bronne dit produseer, heel waarskynlik fotosintese.

Osoon (O₃) … In die stratosfeer van die Aarde vernietig ultravioletlig suurstofmolekules, wat, wanneer dit gekombineer word, osoon vorm. Saam met vloeibare water is osoon 'n belangrike aanduiding van lewe. Terwyl suurstof in die sigbare spektrum sigbaar is, is osoon in infrarooi sigbaar, wat makliker is om met sommige teleskope op te spoor.

Metaan (CH₄) plus suurstof, of seisoenale siklusse … Die kombinasie van suurstof en metaan is moeilik om te verkry sonder fotosintese. Seisoenale fluktuasies in metaankonsentrasie is ook 'n seker teken van lewe. En op 'n dooie planeet is die konsentrasie van metaan amper konstant: dit neem net stadig af soos sonlig molekules afbreek

Chloormetaan (CH₃Cl) … Op Aarde word hierdie gas gevorm deur plante te verbrand (hoofsaaklik in bosbrande) en deur blootstelling aan sonlig op plankton en chloor in seewater. Oksidasie vernietig dit. Maar die relatief swak vrystelling van M-sterre kan hierdie gas laat ophoop in 'n hoeveelheid wat beskikbaar is vir registrasie.

Distikstofoksied (N₂O) … Wanneer organismes verval, word stikstof in die vorm van 'n oksied vrygestel. Nie-biologiese bronne van hierdie gas is weglaatbaar.

Swart is die nuwe groen

Ongeag die kenmerke van die planeet, moet fotosintetiese pigmente aan dieselfde vereistes as op Aarde voldoen: fotone absorbeer met die kortste golflengte (hoë-energie), met die langste golflengte (wat die reaksiesentrum gebruik), of die mees beskikbare. Om te verstaan hoe die tipe ster die kleur van plante bepaal, was dit nodig om die pogings van navorsers van verskillende spesialiteite te kombineer.

Sterlig verby

Die kleur van plante hang af van die spektrum van sterlig, wat sterrekundiges maklik kan waarneem, en die absorpsie van lig deur lug en water, wat die skrywer en haar kollegas gemodelleer het op grond van die waarskynlike samestelling van die atmosfeer en die eienskappe van lewe. Beeld "In die wêreld van wetenskap"

Martin Cohen, 'n sterrekundige aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, het data oor 'n F-ster (Bootes sigma), 'n K-ster (epsilon Eridani), 'n aktief opvlammende M-ster (AD Leo) en 'n hipotetiese kalm M ingesamel. -ster met temperatuur 3100 ° C. Sterrekundige Antigona Segura van die Nasionale Outonome Universiteit in Mexikostad het rekenaarsimulasies uitgevoer van die gedrag van aardagtige planete in die lewensone rondom hierdie sterre. Deur modelle deur Alexander Pavlov van die Universiteit van Arizona en James Kasting van die Universiteit van Pennsylvania te gebruik, het Segura die interaksie van straling van sterre met die waarskynlike komponente van planetêre atmosfeer bestudeer (met die veronderstelling dat vulkane dieselfde gasse op hulle uitstraal as op Aarde), en probeer om die chemiese samestelling atmosfere uit te vind wat beide suurstof ontbreek en met die inhoud daarvan naby aan dié van die aarde.

Deur Segura se resultate te gebruik, het Giovanna Tinetti, fisikus van University College London, die absorpsie van straling in planetêre atmosfeer bereken deur David Crisp se model by die Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornië, te gebruik, wat gebruik is om die verligting van sonpanele op Mars-rovers te skat. Om hierdie berekeninge te interpreteer het die gesamentlike pogings van vyf kundiges vereis: mikrobioloog Janet Siefert by Rice Universiteit, biochemici Robert Blankenship by Washington Universiteit in St. Louis, en Govindjee by Universiteit van Illinois in Urbana, planetoloog en Champaigne. (Victoria Meadows) van Washington State University en ek, 'n biometeoroloog van NASA se Goddard Space Research Institute.

Ons het tot die gevolgtrekking gekom dat blou strale met 'n piek by 451 nm meestal die oppervlaktes van planete naby F-klas sterre bereik. Naby K-sterre is die piek op 667 nm geleë, dit is die rooi streek van die spektrum, wat soos die situasie op Aarde lyk. In hierdie geval speel osoon 'n belangrike rol, wat die lig van F-sterre blouer maak en die lig van K-sterre rooier as wat dit werklik is. Dit blyk dat bestraling wat geskik is vir fotosintese in hierdie geval in die sigbare gebied van die spektrum lê, soos op Aarde.

Plante op planete naby F- en K-sterre kan dus amper dieselfde kleur hê as dié op Aarde. Maar in F-sterre is die vloed van energieryke blou fotone te intens, so plante moet hulle ten minste gedeeltelik weerspieël deur afskermpigmente soos antosianien te gebruik, wat die plante 'n blouerige kleur sal gee. Hulle kan egter net blou fotone vir fotosintese gebruik. In hierdie geval moet alle lig in die reeks van groen tot rooi weerkaats word. Dit sal 'n kenmerkende blou afsnypunt in die gereflekteerde ligspektrum tot gevolg hê wat maklik met 'n teleskoop opgemerk kan word.

Die wye temperatuurreeks vir M-sterre dui op 'n verskeidenheid kleure vir hul planete. Om 'n kalm M-ster te wentel, ontvang die planeet die helfte van die energie wat die Aarde van die Son ontvang. En hoewel dit in beginsel genoeg is vir die lewe - dit is 60 keer meer as wat nodig is vir skadu-liefhebbende plante op Aarde - behoort die meeste van die fotone wat van hierdie sterre af kom tot die naby-IR-gebied van die spektrum. Maar evolusie behoort tot die ontstaan van 'n verskeidenheid pigmente te lei wat die hele spektrum van sigbare en infrarooi lig kan waarneem. Plante wat feitlik al hul bestraling absorbeer, kan selfs swart voorkom.

Klein pers kolletjie

Die geskiedenis van lewe op Aarde toon dat vroeë mariene fotosintetiese organismes op planete naby klas F-, G- en K-sterre in 'n primêre suurstofvrye atmosfeer kan leef en 'n stelsel van suurstoffotosintese kan ontwikkel, wat later tot die verskyning van landplante sou lei.. Die situasie met M-klas sterre is meer ingewikkeld. Die resultate van ons berekeninge dui aan dat die optimale plek vir fotosintetiseerders 9 m onder water is: 'n laag van hierdie diepte vang vernietigende ultravioletlig vas, maar laat genoeg sigbare lig deur. Natuurlik sal ons nie hierdie organismes in ons teleskope opmerk nie, maar hulle kan die basis van landlewe word. In beginsel, op planete naby M-sterre, kan plantlewe, wat verskeie pigmente gebruik, amper so uiteenlopend wees as op Aarde.

Maar sal toekomstige ruimteteleskope ons toelaat om spore van lewe op hierdie planete te sien? Die antwoord hang af van wat die verhouding van wateroppervlak tot land op die planeet sal wees. In teleskope van die eerste generasie sal die planete soos punte lyk, en 'n gedetailleerde studie van hul oppervlak is nie ter sprake nie. Al wat wetenskaplikes sal kry, is die totale spektrum van weerkaatste lig. Op grond van sy berekeninge voer Tinetti aan dat minstens 20% van die planeet se oppervlak droë land moet wees wat met plante bedek is en nie deur wolke bedek is nie om plante op hierdie spektrum te identifiseer. Aan die ander kant, hoe groter die see-area, hoe meer suurstof stel die mariene fotosintetiseerders in die atmosfeer vry. Daarom, hoe meer uitgespreek die pigment bio-aanwysers, hoe moeiliker is dit om suurstof bio-aanwysers op te let, en omgekeerd. Sterrekundiges sal die een of die ander kan opspoor, maar nie albei nie.

Planeetsoekers

Die Europese Ruimte-agentskap (ESA) beplan om die Darwin-ruimtetuig binne die volgende 10 jaar te lanseer om die spektra van aardse eksoplanete te bestudeer. NASA se Earth-Like Planet Seeker sal dieselfde doen as die agentskap befondsing kry. Die COROT-ruimtetuig, wat in Desember 2006 deur ESA gelanseer is, en die Kepler-ruimtetuig, wat deur NASA vir lansering in 2009 geskeduleer is, is ontwerp om te soek na effense afnames in die helderheid van sterre soos aardagtige planete voor hulle verbybeweeg. NASA se SIM-ruimtetuig sal na dowwe vibrasies van sterre onder die invloed van planete soek.

Die teenwoordigheid van lewe op ander planete – werklike lewe, nie net fossiele of mikrobes wat skaars in uiterste toestande oorleef nie – kan in die baie nabye toekoms ontdek word. Maar watter sterre moet ons eerste bestudeer? Sal ons die spektra van planete wat naby sterre geleë is, kan registreer, wat veral belangrik is in die geval van M-sterre? In watter afstande en met watter resolusie moet ons teleskope waarneem? Om die basiese beginsels van fotosintese te verstaan, sal ons help om nuwe instrumente te skep en die data wat ons ontvang te interpreteer. Probleme van so 'n kompleksiteit kan slegs opgelos word by die kruising van verskeie wetenskappe. Tot dusver is ons maar aan die begin van die pad. Die moontlikheid om na buiteaardse lewe te soek hang af van hoe diep ons die basiese beginsels van lewe hier op Aarde verstaan.