Digər ekzoplanetlərdə bitkilər necə görünür?

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Yerdən kənar həyatın axtarışı artıq elmi fantastika və ya UFO ovçularının sahəsi deyil. Ola bilsin ki, müasir texnologiyalar hələ lazımi səviyyəyə çatmayıb, lakin onların köməyi ilə biz canlıların altında yatan fundamental proseslərin fiziki və kimyəvi təzahürlərini artıq aşkar edə bilirik.

Astronomlar Günəş sistemindən kənarda ulduzların ətrafında fırlanan 200-dən çox planet aşkar ediblər. Hələlik onlarda həyatın mövcud olma ehtimalı ilə bağlı birmənalı cavab verə bilmərik, lakin bu, yalnız zaman məsələsidir. 2007-ci ilin iyulunda astronomlar ekzoplanetin atmosferindən keçən ulduz işığını təhlil etdikdən sonra onun üzərində suyun olduğunu təsdiqlədilər. Hazırda Yer kimi planetlərdə həyat izlərini spektrlərinə görə axtarmağa imkan verəcək teleskoplar hazırlanır.

Planetin əks etdirdiyi işığın spektrinə təsir edən mühüm amillərdən biri də fotosintez prosesi ola bilər. Bəs bu başqa dünyalarda mümkündürmü? Olduqca! Yer üzündə fotosintez demək olar ki, bütün canlılar üçün əsasdır. Bəzi orqanizmlərin metanda və okeanın hidrotermal kanallarında yüksək temperaturda yaşamağı öyrənməsinə baxmayaraq, planetimizin səthindəki ekosistemlərin zənginliyini günəş işığına borcluyuq.

Bir tərəfdən, fotosintez prosesində ondan əmələ gələn ozonla birlikdə planetin atmosferində tapıla bilən oksigen istehsal olunur. Digər tərəfdən, planetin rəngi onun səthində xlorofil kimi xüsusi piqmentlərin olduğunu göstərə bilər. Təxminən bir əsr əvvəl Marsın səthinin mövsümi qaralmasını görən astronomlar onun üzərində bitkilərin olduğundan şübhələnirdilər. Planetin səthindən əks olunan işıq spektrində yaşıl bitkilərin əlamətlərini aşkar etməyə cəhdlər edilib. Lakin bu yanaşmanın şübhəli olduğunu hətta yazıçı Herbert Uells də “Dünyaların Müharibəsi”ndə qeyd edirdi: “Aydındır ki, Marsın bitki səltənətində yaşıl rəngin üstünlük təşkil etdiyi yerdən fərqli olaraq, qan var. qırmızı rəng. İndi bilirik ki, Marsda heç bir bitki yoxdur və səthdə daha qaranlıq ərazilərin görünməsi toz fırtınaları ilə əlaqələndirilir. Wells özü əmin idi ki, Marsın rəngini onun səthini örtən bitkilər də müəyyən etmir.

Hətta Yer kürəsində fotosintetik orqanizmlər yalnız yaşıllıqla məhdudlaşmır: bəzi bitkilərin qırmızı yarpaqları var, müxtəlif yosunlar və fotosintetik bakteriyalar göy qurşağının bütün rəngləri ilə parıldayır. Bənövşəyi bakteriyalar isə görünən işığa əlavə olaraq Günəşdən gələn infraqırmızı radiasiyadan da istifadə edirlər. Bəs digər planetlərdə nə üstünlük təşkil edəcək? Və bunu necə görə bilərik? Cavab yadplanetlilərin fotosintezinin Günəşdən gələn radiasiyanın təbiəti ilə fərqlənən ulduzunun işığını mənimsəməsi mexanizmlərindən asılıdır. Bundan əlavə, atmosferin fərqli tərkibi də planetin səthində baş verən radiasiya hadisəsinin spektral tərkibinə təsir göstərir.

M spektral sinfinin ulduzları (qırmızı cırtdanlar) zəif parlayır, ona görə də onlara yaxın olan Yerə bənzər planetlərdəki bitkilər mümkün qədər çox işığı udmaq üçün qara rəngdə olmalıdırlar. Gənc M ulduzları ultrabənövşəyi alovlarla planetlərin səthini yandırır, buna görə də oradakı orqanizmlər suda yaşamalıdır. Günəşimiz G sinfinə aiddir. F sinifli ulduzların yaxınlığında bitkilər həddindən artıq çox işıq alır və onun əhəmiyyətli bir hissəsini əks etdirməlidir.

Digər dünyalarda fotosintezin necə olacağını təsəvvür etmək üçün əvvəlcə bitkilərin onu Yer üzündə necə həyata keçirdiklərini anlamaq lazımdır. Günəş işığının enerji spektrinin mavi-yaşıl bölgədə zirvəsi var, bu da alimləri uzun müddət maraqlandırdı ki, niyə bitkilər ən mövcud yaşıl işığı udmur, əksinə, onu əks etdirir? Məlum oldu ki, fotosintez prosesi günəş enerjisinin ümumi miqdarından çox deyil, ayrı-ayrı fotonların enerjisindən və işığı təşkil edən fotonların sayından asılıdır.

Hər mavi foton qırmızıdan daha çox enerji daşıyır, lakin günəş əsasən qırmızı olanları yayır. Bitkilər keyfiyyətinə görə mavi, kəmiyyətinə görə qırmızı fotonlardan istifadə edirlər. Yaşıl işığın dalğa uzunluğu tam olaraq qırmızı və mavi arasındadır, lakin yaşıl fotonlar mövcudluq və enerji baxımından fərqlənmir, buna görə də bitkilər onlardan istifadə etmirlər.

Fotosintez zamanı bir karbon atomu (karbon dioksiddən, CO₂) şəkər molekulunda ən azı səkkiz foton tələb olunur və su molekulunda hidrogen-oksigen bağının parçalanması üçün (H)₂O) - yalnız bir. Bu vəziyyətdə, sonrakı reaksiya üçün zəruri olan sərbəst bir elektron görünür. Ümumilikdə bir oksigen molekulunun əmələ gəlməsi üçün (O₂) dörd belə bağı qırmaq lazımdır. Şəkər molekulunun meydana gəlməsi üçün ikinci reaksiya üçün ən azı dörd daha çox foton tələb olunur. Qeyd etmək lazımdır ki, fotosintezdə iştirak etmək üçün fotonun müəyyən minimum enerjisi olmalıdır.

Bitkilərin günəş işığını udma üsulu həqiqətən təbiətin möcüzələrindən biridir. Fotosintetik piqmentlər fərdi molekullar şəklində meydana gəlmir. Onlar hər biri müəyyən dalğa uzunluğunun fotonlarını qəbul etmək üçün tənzimlənən çoxlu antenalardan ibarət qruplar əmələ gətirirlər. Xlorofil ilk növbədə qırmızı və mavi işığı udur, payız yarpaqlarını qırmızı və sarı verən karotenoid piqmentləri isə mavinin fərqli çalarlarını qəbul edir. Bu piqmentlər tərəfindən toplanan bütün enerji reaksiya mərkəzində yerləşən xlorofil molekuluna çatdırılır və burada suyun parçalanaraq oksigeni əmələ gətirir.

Reaksiya mərkəzindəki molekullar kompleksi yalnız qırmızı fotonlar və ya başqa formada ona bərabər miqdarda enerji aldıqda kimyəvi reaksiyalar həyata keçirə bilər. Mavi fotonlardan istifadə etmək üçün antena piqmentləri yüksək enerjini aşağı enerjiyə çevirir, necə ki, bir sıra aşağı endirici transformatorlar elektrik xəttinin 100.000 voltunu 220 voltluq divar rozetkasına salır. Proses mavi foton mavi işığı udan və enerjini molekulundakı elektronlardan birinə ötürən piqmentə dəydikdə başlayır. Elektron ilkin vəziyyətinə qayıtdıqda, bu enerjini yayır, lakin istilik və vibrasiya itkiləri səbəbindən udulmuşdan daha azdır.

Bununla belə, piqment molekulu alınan enerjini foton şəklində deyil, daha aşağı səviyyənin enerjisini udmaq qabiliyyətinə malik olan başqa bir piqment molekulu ilə elektrik qarşılıqlı əlaqəsi şəklində verir. Öz növbəsində, ikinci piqment daha da az enerji buraxır və bu proses ilkin mavi fotonun enerjisi qırmızı səviyyəsinə düşənə qədər davam edir.

Reaksiya mərkəzi, kaskadın qəbuledici ucu kimi, minimum enerji ilə mövcud fotonları udmaq üçün uyğunlaşdırılmışdır. Planetimizin səthində qırmızı fotonlar ən çoxdur və eyni zamanda görünən spektrdə fotonlar arasında ən aşağı enerjiyə malikdir.

Ancaq sualtı fotosintezatorlar üçün qırmızı fotonların ən çox olması lazım deyil. Fotosintez üçün istifadə olunan işığın sahəsi su, tərkibindəki həll olunmuş maddələr kimi dərinliyə görə dəyişir və üst təbəqələrdəki orqanizmlər işığı süzür. Nəticə piqmentlər dəstinə uyğun olaraq canlı formaların aydın təbəqələşməsidir. Suyun daha dərin təbəqələrindən olan orqanizmlər yuxarıdakı təbəqələr tərəfindən udulmayan rənglərin işığına uyğunlaşdırılmış piqmentlərə malikdir. Məsələn, yosunlar və siyaneyalarda yaşıl və sarı fotonları udan phycocyanin və phycoerythrin piqmentləri var. Anoksigen (məs.oksigen istehsal etməyən) bakteriyalar, yalnız suyun tutqun dərinliklərinə nüfuz edə bilən uzaq qırmızı və yaxın infraqırmızı (İQ) bölgələrdən işığı udan bakterioklorofildir.

Aşağı işığa uyğunlaşan orqanizmlər daha yavaş inkişaf edirlər, çünki onlar üçün mövcud olan bütün işığı udmaq üçün daha çox çalışmalı olurlar. İşığın bol olduğu planetin səthində bitkilərin artıq piqmentlər əmələ gətirməsi zərərli olardı, buna görə də rənglərdən seçici istifadə edirlər. Eyni təkamül prinsipləri digər planet sistemlərində də işləməlidir.

Su canlıları suyun süzdüyü işığa uyğunlaşdığı kimi, quruda yaşayanlar da atmosfer qazlarının süzdüyü işığa uyğunlaşdılar. Yer atmosferinin yuxarı hissəsində ən çox yayılmış fotonlar sarıdır, dalğa uzunluğu 560-590 nm-dir. Fotonların sayı uzun dalğalara doğru getdikcə azalır və qısa dalğalara doğru kəskin şəkildə parçalanır. Günəş işığı atmosferin yuxarı qatından keçərkən su buxarı 700 nm-dən uzun bir neçə zolaqda İQ-ni udur. Oksigen 687 və 761 nm yaxınlığında dar bir udma xətləri yaradır. Hamı bilir ki, ozon (Oh₃) stratosferdə ultrabənövşəyi (UV) işığı aktiv şəkildə udur, lakin spektrin görünən bölgəsində də bir qədər udur.

Beləliklə, atmosferimiz radiasiyanın planetin səthinə çata biləcəyi pəncərələr buraxır. Görünən radiasiya diapazonu mavi tərəfdən qısa dalğa uzunluğunda günəş spektrinin kəskin kəsilməsi və ozon tərəfindən UV udma ilə məhdudlaşır. Qırmızı sərhəd oksigen udma xətləri ilə müəyyən edilir. Fotonların sayının zirvəsi görünən bölgədə ozonun geniş şəkildə udulması səbəbindən sarıdan qırmızıya (təxminən 685 nm) keçir.

Bitkilər əsasən oksigenlə təyin olunan bu spektrə uyğunlaşdırılmışdır. Ancaq yadda saxlamaq lazımdır ki, bitkilər özləri atmosferi oksigenlə təmin edirlər. İlk fotosintetik orqanizmlər Yer kürəsində peyda olanda atmosferdə oksigen az idi, buna görə də bitkilər xlorofildən başqa piqmentlərdən istifadə etməli oldular. Yalnız bir müddət keçdikdən sonra, fotosintez atmosferin tərkibini dəyişdikdə, xlorofil optimal piqmentə çevrildi.

Fotosintezin etibarlı fosil sübutlarının təxminən 3,4 milyard il yaşı var, lakin daha əvvəlki fosil qalıqları bu prosesin əlamətlərini göstərir. İlk fotosintetik orqanizmlər suyun altında olmalı idi, çünki suyun biokimyəvi reaksiyalar üçün yaxşı həlledici olması və həmçinin atmosferin ozon təbəqəsi olmadıqda vacib olan günəş UV radiasiyasından qorunma təmin edir. Belə orqanizmlər infraqırmızı fotonları udan sualtı bakteriyalar idi. Onların kimyəvi reaksiyalarına hidrogen, hidrogen sulfid, dəmir daxildir, lakin su deyil; buna görə də oksigen buraxmırdılar. Və yalnız 2, 7 milyard il əvvəl okeanlarda siyanobakteriyalar oksigenin sərbəst buraxılması ilə oksigenli fotosintezə başladılar. Oksigen və ozon təbəqəsinin miqdarı tədricən artaraq qırmızı və qəhvəyi yosunların səthə çıxmasına şərait yaratdı. Və dayaz sularda suyun səviyyəsi UV-dən qorunmaq üçün kifayət qədər olduqda, yaşıl yosunlar meydana çıxdı. Onların az miqdarda fikobiliproteinləri var idi və su səthinin yaxınlığında parlaq işığa daha yaxşı uyğunlaşdılar. Atmosferdə oksigen yığılmağa başlayandan 2 milyard il sonra quruda yaşıl yosunların nəsilləri - bitkilər meydana çıxdı.

Flora əhəmiyyətli dəyişikliklərə məruz qalmışdır - formaların müxtəlifliyi sürətlə artmışdır: mamırlardan və qaraciyərdən tutmuş, daha çox işığı udan və müxtəlif iqlim zonalarına uyğunlaşan yüksək taclı damar bitkilərinə qədər. İynəyarpaqlı ağacların konusvari tacları günəşin üfüqdən yuxarı qalxmadığı yüksək enliklərdə effektiv şəkildə işığı udur. Kölgə sevən bitkilər parlaq işıqdan qorunmaq üçün antosiyanin istehsal edirlər. Yaşıl xlorofil nəinki atmosferin müasir tərkibinə yaxşı uyğunlaşır, həm də planetimizin yaşıllığını qoruyub saxlamağa kömək edir. Ola bilsin ki, təkamülün növbəti addımı ağacların tacları altında kölgədə yaşayan və yaşıl və sarı işığı udmaq üçün fikobilinlərdən istifadə edən bir orqanizmə üstünlük verəcək. Ancaq yuxarı təbəqənin sakinləri, görünür, yaşıl qalacaqlar.

Dünyanı qırmızı boya

Digər ulduz sistemlərindəki planetlərdə fotosintetik piqmentləri axtararkən astronomlar yadda saxlamalıdırlar ki, bu obyektlər təkamülün müxtəlif mərhələlərindədir. Məsələn, məsələn, 2 milyard il əvvəl Yerə bənzər bir planetlə qarşılaşa bilərlər. Onu da nəzərə almaq lazımdır ki, yadplanetli fotosintetik orqanizmlər öz yerüstü “qohumları” üçün xarakterik olmayan xüsusiyyətlərə malik ola bilər. Məsələn, daha uzun dalğa uzunluğuna malik fotonlardan istifadə edərək su molekullarını parçalaya bilirlər.

Yerdəki ən uzun dalğa uzunluğuna malik orqanizm təxminən 1015 nm dalğa uzunluğuna malik infraqırmızı şüalardan istifadə edən bənövşəyi anoksigen bakteriyadır. Oksigen orqanizmlər arasında rekordçular 720 nm-də udulan dəniz siyanobakteriyalarıdır. Fizika qanunları ilə müəyyən edilən dalğa uzunluğunun yuxarı həddi yoxdur. Sadəcə olaraq, fotosintez sistemi qısa dalğalılarla müqayisədə daha çox sayda uzun dalğalı fotonlardan istifadə etməlidir.

Məhdudlaşdıran amil piqmentlərin müxtəlifliyi deyil, planetin səthinə çatan işıq spektridir ki, bu da öz növbəsində ulduzun növündən asılıdır. Astronomlar ulduzları temperatur, ölçü və yaşdan asılı olaraq rənglərinə görə təsnif edirlər. Qonşu planetlərdə həyatın yaranması və inkişafı üçün bütün ulduzlar kifayət qədər uzun müddət mövcud deyil. Ulduzlar uzunömürlüdür (temperaturun azalma sırasına görə) spektral sinifləri F, G, K və M. Günəş G sinfinə aiddir. F sinfinə aid ulduzlar Günəşdən daha böyük və parlaqdır, onlar yanar, daha parlaq işıq saçırlar. mavi işıq və təxminən 2 milyard il ərzində yanıb. K və M sinfinə aid ulduzlar daha kiçik diametrli, daha solğun, daha qırmızıdır və uzunömürlülər kimi təsnif edilir.

Hər bir ulduzun ətrafında sözdə "həyat zonası" var - planetlərin maye suyun mövcudluğu üçün lazım olan temperatura malik olduğu bir sıra orbitlər. Günəş sistemində belə bir zona Mars və Yerin orbitləri ilə məhdudlaşan bir halqadır. Qaynar F ulduzlarının həyat zonası ulduzdan daha uzaqda, soyuq K və M ulduzlarında isə daha yaxındır. F-, G- və K-ulduzlarının həyat zonasındakı planetlər Yerin Günəşdən aldığı qədər görünən işığı alırlar. Çox güman ki, piqmentlərin rəngi görünən diapazonda dəyişilə bilsə də, Yerdəki kimi eyni oksigen fotosintez əsasında onların üzərində həyat yarana bilər.

Qırmızı cırtdanlar adlanan M tipli ulduzlar bizim Qalaktikamızda ən çox yayılmış ulduz növü olduğundan alimlərin xüsusi marağına səbəb olur. Onlar Günəşdən nəzərəçarpacaq dərəcədə az görünən işıq yayırlar: onların spektrində intensivliyin zirvəsi İR-yə yaxın ərazidə baş verir. Şotlandiyanın Dandi Universitetinin bioloqu Con Raven və Edinburqdakı Kral Rəsədxanasının astronomu Rey Volstenkroft yaxın infraqırmızı fotonlardan istifadə etməklə oksigenli fotosintezin nəzəri cəhətdən mümkün olduğunu irəli sürdülər. Bu halda orqanizmlər su molekulunu qırmaq üçün üç, hətta dörd İQ fotondan istifadə etməli olacaqlar, yerüstü bitkilər isə yalnız iki fotondan istifadə edəcəklər ki, bu da kimyəvi bir hərəkəti həyata keçirmək üçün elektrona enerji verən raketin addımlarına bənzədilə bilər. reaksiya.

Gənc M ulduzları yalnız su altında qarşısını almaq mümkün olan güclü UV alovları nümayiş etdirir. Lakin su sütunu spektrin digər hissələrini də udur, buna görə də dərinlikdə yerləşən orqanizmlər işıqdan çox məhrum olacaqlar. Əgər belədirsə, o zaman bu planetlərdə fotosintez inkişaf etməyə bilər. M-ulduz yaşlandıqca, buraxılan ultrabənövşəyi radiasiyanın miqdarı azalır, təkamülün sonrakı mərhələlərində bu, Günəşimizin buraxdığı radiasiyadan daha az olur. Bu dövrdə qoruyucu ozon təbəqəsinə ehtiyac qalmır və planetlərin səthində həyat oksigen istehsal etməsə belə çiçəklənə bilər.

Beləliklə, astronomlar ulduzun növü və yaşından asılı olaraq dörd mümkün ssenarini nəzərdən keçirməlidirlər.

Anaerob okean həyatı. Planet sistemindəki ulduz istənilən növ gəncdir. Orqanizmlər oksigen istehsal etməyə bilər. Atmosfer metan kimi digər qazlardan ibarət ola bilər.

Aerob okean həyatı. Ulduz artıq gənc deyil, hər hansı bir tipdə deyil. Atmosferdə oksigenin yığılması üçün oksigenli fotosintezin başlanmasından kifayət qədər vaxt keçib.

Aerob torpaq həyatı. Ulduz yetkindir, istənilən növdür. Torpaq bitkilərlə örtülmüşdür. Yer üzündə həyat məhz bu mərhələdədir.

Anaerob torpaq həyatı. Zəif ultrabənövşəyi şüalanma ilə zəif M ulduzu. Bitkilər torpağı əhatə edir, lakin oksigen istehsal etməyə bilər.

Təbii ki, bu halların hər birində fotosintetik orqanizmlərin təzahürləri fərqli olacaq. Planetimizin peyklərdən çəkiliş təcrübəsi onu deməyə əsas verir ki, teleskopdan istifadə etməklə okeanın dərinliklərində həyatı aşkar etmək mümkün deyil: ilk iki ssenari bizə həyatın rəngli əlamətləri vəd etmir. Onu tapmaq üçün yeganə şans üzvi mənşəli atmosfer qazlarını axtarmaqdır. Buna görə də, yadplanetli həyatı axtarmaq üçün rəngli üsullardan istifadə edən tədqiqatçılar əsas diqqətini F-, G- və K ulduzlarına yaxın olan planetlərdə və ya M ulduzlarının planetlərində, lakin istənilən növ fotosintezə malik olan oksigen fotosintezi olan quru bitkilərinin öyrənilməsinə yönəltməli olacaqlar.

Həyat əlamətləri

Bitkilərin rənginə əlavə olaraq həyatın mövcudluğuna işarə ola bilən maddələr

Oksigen (O₂) və su (H₂O) … Hətta cansız planetdə belə ana ulduzdan gələn işıq su buxarı molekullarını məhv edir və atmosferdə az miqdarda oksigen əmələ gətirir. Lakin bu qaz suda tez həll olunur, həmçinin süxurları və vulkanik qazları oksidləşdirir. Buna görə də, maye suyu olan bir planetdə çoxlu oksigen görünürsə, bu, əlavə mənbələrin, çox güman ki, fotosintez istehsal etməsi deməkdir.

Ozon (O₃) … Yerin stratosferində ultrabənövşəyi şüalar birləşdikdə ozon əmələ gətirən oksigen molekullarını məhv edir. Ozon maye su ilə birlikdə həyatın mühüm göstəricisidir. Görünən spektrdə oksigen göründüyü halda, infraqırmızıda ozon görünür, bəzi teleskoplarla aşkar etmək daha asandır.

Metan (CH₄) üstəgəl oksigen və ya mövsümi dövrlər … Fotosintez olmadan oksigen və metanın birləşməsini əldə etmək çətindir. Metan konsentrasiyasının mövsümi dəyişmələri də həyatın əmin bir əlamətidir. Ölü planetdə isə metanın konsentrasiyası demək olar ki, sabitdir: o, yalnız günəş işığı molekulları parçalayan kimi yavaş-yavaş azalır.

Xlorometan (CH₃Cl) … Yer üzündə bu qaz bitkilərin yandırılması (əsasən meşə yanğınlarında) və dəniz suyunda plankton və xlorun günəş işığına məruz qalması nəticəsində əmələ gəlir. Oksidləşmə onu məhv edir. Lakin M-ulduzlarının nisbətən zəif emissiyası bu qazın qeydiyyat üçün mövcud olan miqdarda toplanmasına imkan verə bilər.

Azot oksidi (N₂O) … Orqanizmlər çürüyərkən azot oksid şəklində buraxılır. Bu qazın qeyri-bioloji mənbələri əhəmiyyətsizdir.

Qara yeni yaşıldır

Planetin xüsusiyyətlərindən asılı olmayaraq, fotosintetik piqmentlər Yerdəki kimi tələblərə cavab verməlidir: ən qısa dalğa uzunluğuna (yüksək enerjili), ən uzun dalğa uzunluğuna (reaksiya mərkəzinin istifadə etdiyi) və ya ən çox mövcud olan fotonları udur. Ulduzun növünün bitkilərin rəngini necə təyin etdiyini başa düşmək üçün müxtəlif ixtisaslardan olan tədqiqatçıların səylərini birləşdirmək lazım idi.

Ulduz işığı keçir

Bitkilərin rəngi astronomların asanlıqla müşahidə edə bildiyi ulduz işığının spektrindən və müəllifin və onun həmkarlarının atmosferin ehtimal olunan tərkibinə və həyatın xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq modelləşdirdiyi işığın hava və su tərəfindən udulmasından asılıdır. Şəkil "Elm dünyasında"

Berkli Kaliforniya Universitetinin astronomu Martin Koen F ulduzu (Bootes sigma), K ulduzu (epsilon Eridani), aktiv olaraq alovlanan M ulduzu (AD Leo) və hipotetik sakit M ulduzu haqqında məlumat toplayıb. -temperatur 3100°C olan ulduz. Mexikodakı Milli Muxtar Universitetinin astronomu Antiqona Sequra bu ulduzların ətrafındakı həyat zonasında Yerə bənzər planetlərin davranışının kompüter simulyasiyalarını həyata keçirib. Sequra Arizona Universitetindən Aleksandr Pavlov və Pensilvaniya Universitetindən Ceyms Kastinqin modellərindən istifadə edərək, ulduzlardan gələn radiasiyanın planet atmosferinin ehtimal olunan komponentləri ilə qarşılıqlı təsirini (vulkanların Yerdəki ilə eyni qazları yaydığını fərz edərək) öyrəndi. həm oksigen olmayan, həm də yerin tərkibinə yaxın olan atmosferlərin kimyəvi tərkibini müəyyən etmək.

Segura-nın nəticələrindən istifadə edərək, London Universitet Kollecinin fizikası Giovanna Tinetti, Kaliforniyanın Pasadena şəhərindəki Jet Propulsion Laboratoriyasında David Crisp-in modelindən istifadə edərək, planetar atmosferlərdə radiasiyanın udulmasını hesabladı və bu modeldən Mars roverlərində günəş panellərinin işıqlandırılmasını qiymətləndirmək üçün istifadə edildi. Bu hesablamaları şərh etmək beş ekspertin birgə səylərini tələb edirdi: Rays Universitetində mikrobioloq Janet Siefert, Sent-Luisdəki Vaşinqton Universitetində biokimyaçılar Robert Blankenşip və Urbanadakı İllinoys Universitetində Qovindji, planetoloq və Şampan (Viktoriya Meadows) Vaşinqton Dövlət Universitetindən. və mən, NASA-nın Goddard Kosmik Tədqiqat İnstitutundan biometeoroloq.

Bu nəticəyə gəldik ki, zirvəsi 451 nm olan mavi şüalar əsasən F sinif ulduzlarının yaxınlığındakı planetlərin səthlərinə çatır. K-ulduzlarının yaxınlığında zirvə 667 nm-də yerləşir, bu, Yerdəki vəziyyətə bənzəyən spektrin qırmızı bölgəsidir. Bu halda ozon mühüm rol oynayır, F ulduzlarının işığını daha mavi, K ulduzlarının işığını isə əslində olduğundan daha qırmızı edir. Məlum olub ki, bu halda fotosintez üçün uyğun radiasiya Yerdəki kimi spektrin görünən bölgəsində yerləşir.

Beləliklə, F və K ulduzlarının yaxınlığındakı planetlərdəki bitkilər Yerdəki ilə demək olar ki, eyni rəngə malik ola bilər. Lakin F ulduzlarında enerji ilə zəngin mavi fotonların axını çox sıxdır, buna görə də bitkilər antosiyanin kimi qoruyucu piqmentlərdən istifadə edərək onları ən azı qismən əks etdirməlidir ki, bu da bitkilərə mavi rəng verəcəkdir. Ancaq fotosintez üçün yalnız mavi fotonlardan istifadə edə bilərlər. Bu vəziyyətdə yaşıldan qırmızıya qədər olan bütün işıqlar əks olunmalıdır. Bu, əks olunan işıq spektrində teleskopla asanlıqla aşkarlana bilən fərqli mavi kəsmə ilə nəticələnəcək.

M ulduzları üçün geniş temperatur diapazonu onların planetləri üçün müxtəlif rənglər təklif edir. Sakit M ulduzunun ətrafında fırlanan planet Yerin Günəşdən aldığı enerjinin yarısını alır. Baxmayaraq ki, bu, prinsipcə, həyat üçün kifayətdir - bu, Yerdəki kölgə sevən bitkilər üçün tələb olunandan 60 dəfə çoxdur - bu ulduzlardan gələn fotonların əksəriyyəti spektrin İR-yə yaxın bölgəsinə aiddir. Ancaq təkamül, görünən və infraqırmızı işığın bütün spektrini qəbul edə bilən müxtəlif piqmentlərin yaranmasına səbəb olmalıdır. Demək olar ki, bütün radiasiyasını udan bitkilər hətta qara görünə bilər.

Kiçik bənövşəyi nöqtə

Yerdəki həyatın tarixi göstərir ki, F, G və K sinif ulduzlarına yaxın olan planetlərdə erkən dəniz fotosintetik orqanizmlər ilkin oksigensiz atmosferdə yaşaya və oksigenli fotosintez sistemini inkişaf etdirə bilərdilər ki, bu da sonradan yerüstü bitkilərin yaranmasına səbəb olacaqdır.. M-sinif ulduzlarla vəziyyət daha mürəkkəbdir. Hesablamalarımızın nəticələri göstərir ki, fotosintezatorlar üçün optimal yer suyun altında 9 m-dir: bu dərinliyin təbəqəsi dağıdıcı ultrabənövşəyi işığı tutur, lakin kifayət qədər görünən işığın keçməsinə imkan verir. Əlbəttə ki, teleskoplarımızda bu orqanizmləri görməyəcəyik, lakin onlar quruda həyatın əsasını təşkil edə bilər. Prinsipcə, M ulduzlarının yaxınlığındakı planetlərdə, müxtəlif piqmentlərdən istifadə edən bitki həyatı, demək olar ki, Yerdəki kimi müxtəlif ola bilər.

Bəs gələcək kosmik teleskoplar bu planetlərdə həyatın izlərini görməyə imkan verəcəkmi? Cavab suyun səthinin planetdəki quruya nisbətinin nə olacağından asılıdır. Birinci nəsil teleskoplarda planetlər nöqtə kimi görünəcək və onların səthinin ətraflı tədqiqindən söhbət gedə bilməz. Alimlərin əldə edəcəkləri tək şey əks olunan işığın ümumi spektridir. Tinetti öz hesablamalarına əsaslanaraq, bu spektrdə bitkiləri müəyyən etmək üçün planetin səthinin ən azı 20%-nin bitkilərlə örtülmüş və buludlarla örtülməmiş quru torpaq olması lazım olduğunu müdafiə edir. Digər tərəfdən, dəniz sahəsi nə qədər böyükdürsə, dəniz fotosintezatorları atmosferə bir o qədər çox oksigen buraxır. Buna görə də, piqment bioindikatorları nə qədər aydın görünürsə, oksigen bioindikatorlarını fərq etmək bir o qədər çətindir və əksinə. Astronomlar hər ikisini yox, birini və ya digərini aşkar edə biləcəklər.

Planet axtaranlar

Avropa Kosmik Agentliyi (ESA) yerüstü ekzoplanetlərin spektrlərini öyrənmək üçün yaxın 10 ildə Darvin kosmik gəmisini buraxmağı planlaşdırır. NASA-nın Yerə Bənzər Planet Axtarışı agentlik maliyyə alacağı təqdirdə eyni şeyi edəcək. ESA tərəfindən 2006-cı ilin dekabrında buraxılan COROT kosmik gəmisi və NASA tərəfindən 2009-cu ildə buraxılması planlaşdırılan Kepler kosmik gəmisi ulduzların qarşısından Yerə bənzər planetlər keçərkən onların parlaqlığında zəif azalmaları axtarmaq üçün nəzərdə tutulub. NASA-nın SİM kosmik gəmisi planetlərin təsiri altında olan ulduzların zəif titrəyişlərini axtaracaq.

Digər planetlərdə həyatın mövcudluğu - yalnız fosillər və ya ekstremal şəraitdə çətinliklə sağ qalan mikroblar deyil, real həyat - çox yaxın gələcəkdə aşkar edilə bilər. Bəs ilk olaraq hansı ulduzları öyrənməliyik? M ulduzları üçün xüsusilə vacib olan ulduzlara yaxın olan planetlərin spektrlərini qeyd edə biləcəyikmi? Teleskoplarımız hansı diapazonlarda və hansı ayırdetmə ilə müşahidə etməlidir? Fotosintezin əsaslarını başa düşmək bizə yeni alətlər yaratmağa və aldığımız məlumatları şərh etməyə kömək edəcək. Belə mürəkkəblik problemləri yalnız müxtəlif elmlərin kəsişməsində həll edilə bilər. Hələlik biz yolun yalnız başlanğıcındayıq. Yerdən kənar həyatın axtarışının mümkünlüyü bizim Yerdəki həyatın əsaslarını nə qədər dərindən dərk etməyimizdən asılıdır.