Kako biljke izgledaju na drugim egzoplanetama?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Potraga za vanzemaljskim životom više nije domen naučne fantastike ili lovaca na NLO. Možda moderne tehnologije još nisu dostigle potreban nivo, ali uz njihovu pomoć smo već u mogućnosti da otkrijemo fizičke i hemijske manifestacije osnovnih procesa u osnovi živih bića.

Astronomi su otkrili više od 200 planeta koje kruže oko zvijezda izvan Sunčevog sistema. Za sada ne možemo dati nedvosmislen odgovor o vjerovatnoći postojanja života na njima, ali ovo je samo pitanje vremena. U julu 2007. godine, nakon analize svjetlosti zvijezda koja je prošla kroz atmosferu egzoplanete, astronomi su potvrdili prisustvo vode na njoj. Sada se razvijaju teleskopi koji će omogućiti traženje tragova života na planetama kao što je Zemlja po njihovim spektrima.

Jedan od važnih faktora koji utiču na spektar svetlosti koju reflektuje planeta može biti proces fotosinteze. Ali da li je to moguće u drugim svjetovima? Sasvim! Na Zemlji, fotosinteza je osnova za skoro sva živa bića. Uprkos činjenici da su neki organizmi naučili da žive na povišenim temperaturama u metanu i hidrotermalnim otvorima okeana, bogatstvo ekosistema na površini naše planete dugujemo sunčevoj svetlosti.

S jedne strane, u procesu fotosinteze nastaje kisik, koji se, zajedno s ozonom nastalim iz njega, može naći u atmosferi planete. S druge strane, boja planete može ukazivati na prisustvo posebnih pigmenata, kao što je hlorofil, na njenoj površini. Prije skoro jednog stoljeća, primijetivši sezonsko zamračenje površine Marsa, astronomi su posumnjali na prisustvo biljaka na njoj. Učinjeni su pokušaji da se otkriju znaci zelenih biljaka u spektru svjetlosti reflektirane od površine planete. Ali sumnjivost ovakvog pristupa uvideo je čak i pisac Herbert Vels, koji je u svom „Ratu svetova“primetio: „Očigledno, biljno carstvo Marsa, za razliku od zemaljskog, gde preovlađuje zeleno, ima krvoproliće. crvene boje. Sada znamo da na Marsu nema biljaka, a pojava tamnijih područja na površini povezana je s prašnim olujama. I sam Wells je bio uvjeren da boju Marsa ne ponajmanje određuju biljke koje prekrivaju njegovu površinu.

Čak i na Zemlji fotosintetski organizmi nisu ograničeni samo na zeleno: neke biljke imaju crveno lišće, a razne alge i fotosintetske bakterije svjetlucaju svim duginim bojama. I ljubičaste bakterije osim vidljive svjetlosti koriste infracrveno zračenje Sunca. Dakle, šta će prevladati na drugim planetama? I kako to možemo vidjeti? Odgovor ovisi o mehanizmima pomoću kojih vanzemaljska fotosinteza asimilira svjetlost svoje zvijezde, koja se razlikuje po prirodi zračenja Sunca. Osim toga, različit sastav atmosfere također utječe na spektralni sastav zračenja upadnog na površinu planete.

Zvijezde spektralne klase M (crveni patuljci) sijaju slabo, tako da biljke na planetama sličnim Zemlji u njihovoj blizini moraju biti crne kako bi apsorbirale što više svjetlosti. Mlade M zvijezde spaljuju površinu planeta ultraljubičastim bakljama, tako da organizmi tamo moraju biti vodeni. Naše Sunce je klasa G. A u blizini zvezda F-klase, biljke primaju previše svetlosti i moraju da odbijaju značajan deo iste.

Da biste zamislili kakva će biti fotosinteza u drugim svjetovima, prvo morate razumjeti kako je biljke provode na Zemlji. Energetski spektar sunčeve svjetlosti ima vrhunac u plavo-zelenoj regiji, zbog čega se naučnici dugo pitaju zašto biljke ne upijaju najdostupniju zelenu svjetlost, već je, naprotiv, odbijaju? Pokazalo se da proces fotosinteze ne ovisi toliko o ukupnoj količini sunčeve energije, koliko o energiji pojedinačnih fotona i broju fotona koji čine svjetlost.

Svaki plavi foton nosi više energije od crvenog, ali Sunce pretežno emituje crvene. Biljke koriste plave fotone zbog kvaliteta, a crvene zbog količine. Talasna dužina zelene svjetlosti leži tačno između crvene i plave, ali zeleni fotoni se ne razlikuju ni po dostupnosti ni energiji, pa ih biljke ne koriste.

Tokom fotosinteze za fiksiranje jednog atoma ugljika (proizlazi iz ugljičnog dioksida, CO₂) u molekuli šećera potrebno je najmanje osam fotona, a za cijepanje vodonik-kiseoničke veze u molekuli vode (H₂O) - samo jedan. U tom slučaju se pojavljuje slobodni elektron koji je neophodan za dalju reakciju. Ukupno, za formiranje jedne molekule kiseonika (O₂) četiri takve veze treba prekinuti. Da bi druga reakcija formirala molekul šećera, potrebna su još najmanje četiri fotona. Treba napomenuti da foton mora imati neku minimalnu energiju da bi učestvovao u fotosintezi.

Način na koji biljke upijaju sunčevu svjetlost je zaista jedno od čuda prirode. Fotosintetski pigmenti se ne javljaju kao pojedinačni molekuli. Oni formiraju klastere koji se sastoje, takoreći, od mnogo antena, od kojih je svaka podešena da percipira fotone određene talasne dužine. Klorofil prvenstveno apsorbira crvenu i plavu svjetlost, dok karotenoidni pigmenti koji daju jesenjem lišću crveno i žuto percipiraju različite nijanse plave. Sva energija koju sakupe ovi pigmenti predaje se molekuli hlorofila koja se nalazi u reakcionom centru, gde se voda cepa i formira kiseonik.

Kompleks molekula u reakcionom centru može izvesti kemijske reakcije samo ako primi crvene fotone ili ekvivalentnu količinu energije u nekom drugom obliku. Da bi koristili plave fotone, pigmenti antene pretvaraju svoju visoku energiju u nižu energiju, baš kao što niz transformatora za smanjenje snage smanjuje 100.000 volti dalekovoda u zidnu utičnicu od 220 volti. Proces počinje kada plavi foton udari u pigment koji apsorbira plavo svjetlo i prenosi energiju jednom od elektrona u svojoj molekuli. Kada se elektron vrati u prvobitno stanje, on emituje ovu energiju, ali zbog gubitaka topline i vibracija, manju od one koju je apsorbirao.

Međutim, molekul pigmenta odustaje od primljene energije ne u obliku fotona, već u obliku električne interakcije s drugim pigmentnim molekulom, koji je u stanju apsorbirati energiju nižeg nivoa. Zauzvrat, drugi pigment oslobađa još manje energije, a ovaj proces se nastavlja sve dok energija originalnog plavog fotona ne padne na nivo crvenog.

Reakcioni centar, kao prijemni kraj kaskade, prilagođen je da apsorbuje dostupne fotone uz minimalnu energiju. Na površini naše planete crveni fotoni su najbrojniji i istovremeno imaju najmanju energiju među fotonima u vidljivom spektru.

Ali za podvodne fotosintetizatore, crveni fotoni ne moraju biti najzastupljeniji. Područje svjetlosti koje se koristi za fotosintezu mijenja se s dubinom jer voda, otopljene tvari u njoj i organizmi u gornjim slojevima filtriraju svjetlost. Rezultat je jasna stratifikacija živih formi u skladu sa njihovim skupom pigmenata. Organizmi iz dubljih slojeva vode imaju pigmente koji su podešeni na svjetlost onih boja koje gornji slojevi nisu apsorbirali. Na primjer, alge i cijanea imaju pigmente fikocijanin i fikoeritrin, koji apsorbuju zelene i žute fotone. U anoksigenim (tj. Bakterije koje ne proizvode kiseonik su bakteriohlorofil, koji apsorbuje svetlost iz daljih crvenih i bliskih infracrvenih (IR) regiona, koja je u stanju da prodre samo u mračne dubine vode.

Organizmi koji su se prilagodili slabom svjetlu imaju tendenciju da rastu sporije jer moraju više raditi kako bi apsorbirali svu svjetlost koja im je dostupna. Na površini planete, gdje je svjetlost u izobilju, biljkama bi bilo nepovoljno da proizvode višak pigmenata, pa selektivno koriste boje. Isti evolucijski principi trebali bi funkcionisati iu drugim planetarnim sistemima.

Baš kao što su se vodena bića prilagodila svjetlosti koju filtrira voda, stanovnici kopna su se prilagodili svjetlosti koju filtriraju atmosferski plinovi. U gornjem dijelu Zemljine atmosfere, najzastupljeniji fotoni su žuti, sa talasnom dužinom od 560-590 nm. Broj fotona se postepeno smanjuje prema dugim valovima i naglo se prekida prema kratkim. Kako sunčeva svjetlost prolazi kroz gornju atmosferu, vodena para apsorbira IR u nekoliko pojasa dužih od 700 nm. Kiseonik proizvodi uski raspon apsorpcionih linija blizu 687 i 761 nm. Svi znaju da je ozon (Oh₃) u stratosferi aktivno apsorbuje ultraljubičasto (UV) svjetlo, ali i blago apsorbira u vidljivom području spektra.

Dakle, naša atmosfera ostavlja prozore kroz koje zračenje može doći do površine planete. Opseg vidljivog zračenja ograničen je na plavoj strani oštrim presekom sunčevog spektra u području kratkih talasnih dužina i UV apsorpcijom ozona. Crveni rub je definiran linijama apsorpcije kisika. Vrh broja fotona je pomjeren sa žute na crvenu (oko 685 nm) zbog ekstenzivne apsorpcije ozona u vidljivom području.

Biljke su prilagođene ovom spektru, koji je uglavnom određen kiseonikom. Ali treba imati na umu da same biljke dovode kisik u atmosferu. Kada su se na Zemlji pojavili prvi fotosintetski organizmi, u atmosferi je bilo malo kisika, pa su biljke morale koristiti druge pigmente osim hlorofila. Tek nakon proteka vremena, kada je fotosinteza promijenila sastav atmosfere, hlorofil je postao optimalni pigment.

Pouzdani fosilni dokazi fotosinteze stari su oko 3,4 milijarde godina, ali raniji fosilni ostaci pokazuju znakove ovog procesa. Prvi fotosintetski organizmi morali su biti pod vodom, dijelom zato što je voda dobar rastvarač za biohemijske reakcije, ali i zato što pruža zaštitu od sunčevog UV zračenja, što je bilo važno u odsustvu atmosferskog ozonskog omotača. Takvi organizmi su bile podvodne bakterije koje su apsorbirale infracrvene fotone. Njihove hemijske reakcije uključivale su vodonik, vodonik sulfid, gvožđe, ali ne i vodu; stoga nisu emitovali kiseonik. A prije samo 2,7 milijardi godina, cijanobakterije u okeanima započele su oksigensku fotosintezu oslobađanjem kisika. Količina kiseonika i ozonski omotač postepeno su se povećavali, omogućavajući crvenim i smeđim algama da se popnu na površinu. A kada je nivo vode u plitkim vodama bio dovoljan da zaštiti od UV zračenja, pojavile su se zelene alge. Imali su malo fikobiliproteina i bili su bolje prilagođeni jakom svjetlu blizu površine vode. 2 milijarde godina nakon što se kisik počeo akumulirati u atmosferi, potomci zelenih algi - biljaka - pojavili su se na kopnu.

Flora je pretrpjela značajne promjene - raznolikost oblika se brzo povećala: od mahovina i jetrenjaka do vaskularnih biljaka s visokim krošnjama, koje upijaju više svjetlosti i prilagođene su različitim klimatskim zonama. Konusne krošnje četinara efikasno upijaju svjetlost na visokim geografskim širinama, gdje sunce jedva izlazi iznad horizonta. Biljke koje vole sjenu proizvode antocijanin za zaštitu od jakog svjetla. Zeleni hlorofil ne samo da je dobro prilagođen modernom sastavu atmosfere, već i pomaže u njegovom održavanju, održavajući našu planetu zelenom. Moguće je da će sljedeći korak u evoluciji dati prednost organizmu koji živi u hladu pod krošnjama drveća i koristi fikobiline za apsorpciju zelene i žute svjetlosti. No, stanovnici gornjeg sloja, po svemu sudeći, ostat će zeleni.

Obojiti svijet u crveno

Dok traže fotosintetske pigmente na planetama u drugim zvjezdanim sistemima, astronomi bi trebali imati na umu da se ti objekti nalaze u različitim fazama evolucije. Na primjer, mogu naići na planet sličnu Zemlji, recimo, prije 2 milijarde godina. Takođe treba imati na umu da vanzemaljski fotosintetski organizmi mogu imati svojstva koja nisu karakteristična za njihove kopnene "rođake". Na primjer, oni su u stanju podijeliti molekule vode koristeći fotone dužih valnih dužina.

Organizam najduže talasne dužine na Zemlji je ljubičasta anoksigena bakterija, koja koristi infracrveno zračenje talasne dužine od oko 1015 nm. Rekorderi među organizmima sa kiseonikom su morske cijanobakterije koje apsorbuju na 720 nm. Ne postoji gornja granica za talasnu dužinu koja je određena zakonima fizike. Samo što fotosintetički sistem mora da koristi veći broj dugotalasnih fotona u odnosu na kratkotalasne.

Ograničavajući faktor nije raznolikost pigmenata, već spektar svjetlosti koja dopire do površine planete, što opet ovisi o vrsti zvijezde. Astronomi klasifikuju zvijezde na osnovu njihove boje, ovisno o njihovoj temperaturi, veličini i starosti. Ne postoje sve zvijezde dovoljno dugo da bi se život pojavio i razvio na susjednim planetama. Zvijezde su dugovječne (po opadajućoj temperaturi) spektralnih klasa F, G, K i M. Sunce pripada klasi G. Zvijezde F klase su veće i sjajnije od Sunca, gore, emitujući svjetliju plavo svjetlo i izgorjeti za oko 2 milijarde godina. Zvijezde klase K i M su manjeg prečnika, blijeđe, crvenije i klasificirane su kao dugovječne.

Oko svake zvijezde postoji takozvana "životna zona" - niz orbita na kojima planete imaju temperaturu potrebnu za postojanje tekuće vode. U Sunčevom sistemu, takva zona je prsten omeđen orbitama Marsa i Zemlje. Vruće F zvijezde imaju životnu zonu dalje od zvijezde, dok je hladnije K i M zvijezde imaju bliže. Planete u životnoj zoni F-, G- i K-zvijezda primaju otprilike istu količinu vidljive svjetlosti koju Zemlja prima od Sunca. Vjerovatno bi na njima mogao nastati život na osnovu iste fotosinteze kisika kao na Zemlji, iako se boja pigmenata može pomjeriti unutar vidljivog raspona.

Zvijezde M-tipa, takozvani crveni patuljci, posebno su zanimljivi naučnicima jer su oni najčešći tip zvijezda u našoj galaksiji. Emituju primetno manje vidljive svetlosti od Sunca: vrhunac intenziteta u njihovom spektru se javlja u bliskom IR. John Raven, biolog sa Univerziteta Dundee u Škotskoj, i Ray Wolstencroft, astronom s Kraljevske opservatorije u Edinburghu, sugerirali su da je fotosinteza kisikom teoretski moguća korištenjem fotona bliskih infracrvenih zraka. U ovom slučaju, organizmi će morati da koriste tri ili čak četiri IR fotona da razbiju molekulu vode, dok kopnene biljke koriste samo dva fotona, što se može uporediti sa koracima rakete koja daju energiju elektronu da izvrši hemijsku reakciju. reakcija.

Mlade M zvijezde pokazuju snažne UV baklje koje se mogu izbjeći samo pod vodom. Ali vodeni stub takođe apsorbuje i druge delove spektra, tako da će organizmima koji se nalaze na dubini jako nedostajati svetlosti. Ako je tako, onda se fotosinteza na ovim planetama možda neće razviti. Kako M-zvijezda stari, količina emitiranog ultraljubičastog zračenja se smanjuje, u kasnijim fazama evolucije postaje manja nego što emituje naše Sunce. U tom periodu nema potrebe za zaštitnim ozonskim omotačem, a život na površini planeta može cvjetati čak i ako ne proizvodi kisik.

Stoga bi astronomi trebali razmotriti četiri moguća scenarija u zavisnosti od vrste i starosti zvijezde.

Život u anaerobnom okeanu. Zvezda u planetarnom sistemu je mlada, bilo koje vrste. Organizmi možda ne proizvode kiseonik. Atmosfera može biti sastavljena od drugih gasova kao što je metan.

Život u aerobnom okeanu. Zvezda više nije mlada, bilo koja vrsta. Prošlo je dovoljno vremena od početka fotosinteze kiseonika za akumulaciju kiseonika u atmosferi.

Aerobni život na kopnu. Zvezda je zrela, bilo koje vrste. Zemljište je prekriveno biljkama. Život na Zemlji je upravo u ovoj fazi.

Anaerobni kopneni život. Slaba M zvijezda sa slabim UV zračenjem. Biljke pokrivaju zemlju, ali možda ne proizvode kiseonik.

Naravno, manifestacije fotosintetskih organizama u svakom od ovih slučajeva bit će različite. Iskustvo snimanja naše planete sa satelita sugerira da je nemoguće otkriti život u dubinama oceana pomoću teleskopa: prva dva scenarija nam ne obećavaju znakove života u boji. Jedina šansa da se nađe je traženje atmosferskih gasova organskog porekla. Stoga će se istraživači koji koriste metode boja u potrazi za vanzemaljskim životom morati fokusirati na proučavanje kopnenih biljaka s fotosintezom kisika na planetama u blizini F-, G- i K-zvijezda, ili na planetama M-zvijezda, ali s bilo kojom vrstom fotosinteze.

Znaci života

Supstance koje, osim boje biljaka, mogu biti znak prisustva života

Kiseonik (O₂) i vodu (H₂o) … Čak i na beživotnoj planeti, svjetlost matične zvijezde uništava molekule vodene pare i proizvodi malu količinu kisika u atmosferi. Ali ovaj plin se brzo otapa u vodi i također oksidira stijene i vulkanske plinove. Stoga, ako se na planeti s tekućom vodom vidi puno kisika, to znači da ga dodatni izvori proizvode, najvjerovatnije fotosinteza.

Ozon (O₃) … U stratosferi Zemlje, ultraljubičasto svjetlo uništava molekule kisika, koji kada se spoje stvaraju ozon. Zajedno sa tečnom vodom, ozon je važan pokazatelj života. Dok je kiseonik vidljiv u vidljivom spektru, ozon je vidljiv u infracrvenom, što je lakše otkriti nekim teleskopima.

Metan (CH₄) plus kiseonik ili sezonski ciklusi … Kombinaciju kiseonika i metana je teško dobiti bez fotosinteze. Sezonske fluktuacije koncentracije metana također su siguran znak života. A na mrtvoj planeti koncentracija metana je gotovo konstantna: ona se samo polako smanjuje kako sunčeva svjetlost razlaže molekule

Hlorometan (CH₃Cl) … Na Zemlji, ovaj plin nastaje spaljivanjem biljaka (uglavnom u šumskim požarima) i izlaganjem sunčevoj svjetlosti na plankton i hloru u morskoj vodi. Oksidacija ga uništava. Ali relativno slaba emisija M-zvijezda može dozvoliti da se ovaj plin akumulira u količini dostupnoj za registraciju.

Dušikov oksid (N₂o) … Kada se organizmi raspadaju, dušik se oslobađa u obliku oksida. Nebiološki izvori ovog gasa su zanemarljivi.

Crna je nova zelena

Bez obzira na karakteristike planete, fotosintetski pigmenti moraju zadovoljiti iste zahtjeve kao na Zemlji: apsorbirati fotone najkraće talasne dužine (visoke energije), najduže talasne dužine (koju reakcioni centar koristi) ili najdostupnije. Da bi se razumjelo kako vrsta zvijezde određuje boju biljaka, bilo je potrebno udružiti napore istraživača različitih specijalnosti.

Starlight prolazi

Boja biljaka zavisi od spektra zvjezdane svjetlosti, koju astronomi lako mogu uočiti, i od apsorpcije svjetlosti zrakom i vodom, koju su autorica i njene kolege modelirali na osnovu vjerovatnog sastava atmosfere i svojstava života. Slika "U svijetu nauke"

Martin Cohen, astronom sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju, prikupio je podatke o F-zvezdi (Bootes sigma), K-zvezdi (epsilon Eridani), M-zvezdi koja aktivno blješti (AD Leo) i hipotetičkom mirnom M -zvijezda sa temperaturom 3100°C. Astronom Antigona Segura sa Nacionalnog autonomnog univerziteta u Meksiko Sitiju izvela je kompjuterske simulacije ponašanja planeta sličnih Zemlji u životnoj zoni oko ovih zvijezda. Koristeći modele Aleksandra Pavlova sa Univerziteta u Arizoni i Džejmsa Kastinga sa Univerziteta Pensilvanije, Segura je proučavao interakciju zračenja zvezda sa verovatnim komponentama planetarne atmosfere (pod pretpostavkom da vulkani na sebe emituju iste gasove kao na Zemlji), pokušavajući da da se utvrdi hemijski sastav atmosfere bez kiseonika i sa sadržajem bliskim zemaljskom.

Koristeći Segurine rezultate, fizičarka sa Univerziteta u Londonu Giovanna Tinetti izračunala je apsorpciju radijacije u planetarnim atmosferama koristeći model Davida Crisp-a u Laboratoriji za mlazni pogon u Pasadeni u Kaliforniji, koji je korišten za procjenu osvjetljenja solarnih panela na Marsovim roverima. Tumačenje ovih proračuna zahtevalo je kombinovane napore pet stručnjaka: mikrobiologinje Janet Siefert sa Univerziteta Rajs, biohemičara Roberta Blankenšipa sa Vašingtonskog univerziteta u Sent Luisu i Govindžija sa Univerziteta Ilinois u Urbani, planetologa i Šampanjca (Victoria Meadows) sa Vašingtonskog univerziteta i ja, biometeorolog iz NASA-inog Instituta za svemirska istraživanja Godard.

Zaključili smo da plavi zraci sa vrhom na 451 nm uglavnom dopiru do površina planeta u blizini zvijezda F klase. U blizini K-zvijezda, vrh se nalazi na 667 nm, ovo je crvena regija spektra, koja liči na situaciju na Zemlji. U ovom slučaju, ozon igra važnu ulogu, čineći svjetlo F-zvijezda plavijim, a svjetlo K-zvijezda crvenijim nego što zapravo jest. Ispostavilo se da zračenje pogodno za fotosintezu u ovom slučaju leži u vidljivom području spektra, kao na Zemlji.

Dakle, biljke na planetama u blizini F i K zvijezda mogu imati gotovo istu boju kao one na Zemlji. Ali u F zvijezdama, tok plavih fotona bogatih energijom je previše intenzivan, tako da ih biljke moraju barem djelomično reflektirati koristeći zaštitne pigmente poput antocijana, koji će biljkama dati plavkastu boju. Međutim, oni mogu koristiti samo plave fotone za fotosintezu. U tom slučaju, sva svjetlost u rasponu od zelene do crvene bi se trebala reflektirati. To će rezultirati karakterističnim plavim graničnikom u spektru reflektirane svjetlosti koji se lako može uočiti teleskopom.

Širok raspon temperatura za M zvijezde sugerira različite boje za njihove planete. Orbitira oko mirne M-zvijezde, planeta prima polovinu energije koju Zemlja dobija od Sunca. I iako je to, u principu, dovoljno za život - to je 60 puta više nego što je potrebno za biljke koje vole sjenu na Zemlji - većina fotona koji dolaze iz ovih zvijezda pripada bliskom IR području spektra. Ali evolucija bi trebala dovesti do pojave raznih pigmenata koji mogu percipirati cijeli spektar vidljive i infracrvene svjetlosti. Biljke koje apsorbiraju gotovo sve svoje zračenje mogu čak izgledati crne.

Mala ljubičasta tačka

Istorija života na Zemlji pokazuje da su rani morski fotosintetski organizmi na planetama blizu zvijezda klasa F, G i K mogli živjeti u primarnoj atmosferi bez kisika i razviti sistem fotosinteze kisikom, što bi kasnije dovelo do pojave kopnenih biljaka.. Situacija sa zvijezdama M klase je složenija. Rezultati naših proračuna pokazuju da je optimalno mjesto za fotosintetizatore 9 m pod vodom: sloj ove dubine zadržava destruktivnu ultraljubičastu svjetlost, ali propušta dovoljno vidljive svjetlosti. Naravno, ove organizme nećemo primijetiti u našim teleskopima, ali oni bi mogli postati osnova kopnenog života. U principu, na planetama blizu M zvijezda, biljni svijet, koristeći različite pigmente, može biti gotovo jednako raznolik kao na Zemlji.

Ali hoće li nam budući svemirski teleskopi omogućiti da vidimo tragove života na ovim planetama? Odgovor ovisi o tome kakav će biti omjer površine vode i kopna na planeti. U teleskopima prve generacije planete će izgledati kao tačke, a detaljna studija njihove površine ne dolazi u obzir. Sve što će naučnici dobiti je ukupan spektar reflektovane svetlosti. Na osnovu svojih proračuna, Tinetti tvrdi da najmanje 20% površine planete mora biti suho zemljište prekriveno biljkama, a ne prekriveno oblacima kako bi se identificirale biljke u ovom spektru. S druge strane, što je morsko područje veće, morski fotosintezatori oslobađaju više kisika u atmosferu. Dakle, što su pigmentni bioindikatori izraženiji, teže je uočiti bioindikatore kiseonika, i obrnuto. Astronomi će moći otkriti bilo jedno ili drugo, ali ne oboje.

Tragači planeta

Evropska svemirska agencija (ESA) planira lansirati svemirski brod Darwin u narednih 10 godina kako bi proučavao spektre zemaljskih egzoplaneta. NASA-in Earth-Like Planet Seeker će učiniti isto ako agencija dobije sredstva. Svemirska letjelica COROT, koju je ESA lansirala u decembru 2006., i svemirska letjelica Kepler, koju je NASA planirala za lansiranje 2009., dizajnirani su da traže slaba smanjenja sjaja zvijezda dok planete slične Zemlji prolaze ispred njih. NASA-in SIM svemirski brod će tražiti slabe vibracije zvijezda pod utjecajem planeta.

Prisustvo života na drugim planetama – stvarnog života, a ne samo fosila ili mikroba koji jedva preživljavaju u ekstremnim uslovima – moglo bi se otkriti u vrlo bliskoj budućnosti. Ali koje zvijezde prvo trebamo proučiti? Hoćemo li moći registrovati spektre planeta koje se nalaze blizu zvijezda, što je posebno važno u slučaju M zvijezda? U kojim rasponima i s kojom rezolucijom bi naši teleskopi trebali promatrati? Razumijevanje osnova fotosinteze pomoći će nam da kreiramo nove instrumente i interpretiramo podatke koje primamo. Problemi takve složenosti mogu se riješiti samo na ukrštanju različitih nauka. Za sada smo tek na početku puta. Sama mogućnost potrage za vanzemaljskim životom zavisi od toga koliko duboko razumijemo osnove života ovdje na Zemlji.