От комнатных растений и садов до полей и лесов, зеленый цвет у нас больше всего ассоциируется с жизнью на поверхности Земли, где условия благоприятствовали эволюции организмов, которые осуществляют фотосинтез, производящий кислород, с использованием зеленого пигмента хлорофилла а. Но планета, похожая на Землю, вращающаяся вокруг другой звезды, может выглядеть совсем по-другому, потенциально покрытая бактериями, которые получают мало или вообще не получают видимого света или кислорода, как в некоторых средах на Земле, и вместо этого используют невидимое инфракрасное излучение для питания фотосинтеза. Вместо зеленого многие такие бактерии на Земле содержат фиолетовые пигменты, и фиолетовые миры, на которых они преобладают, будут создавать отличительный "световой отпечаток", который можно будет обнаружить с помощью наземных и космических телескопов следующего поколения, сообщают ученые Корнелла в новом исследовании.
"Фиолетовые бактерии могут процветать в самых разных условиях, что делает их одними из основных претендентов на жизнь, которые могут доминировать в самых разных мирах", - говорит Лидия Фонсека Коэльо, научный сотрудник Института Карла Сагана (CSI) и первый автор книги "Фиолетовый - это новый зеленый: биопигменты и спектры". о пурпурных мирах, похожих на Землю", опубликованной в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества. "Нам нужно создать базу данных о признаках жизни, чтобы убедиться, что наши телескопы не пропустят жизнь, если она будет выглядеть не совсем так, как то, с чем мы сталкиваемся каждый день", - добавила соавтор Лиза Кальтенеггер, директор CSI и доцент астрономии в Колледже искусств и наук. На сегодняшний день астрономы подтвердили наличие более 5500 экзопланет, включая более 30 потенциально похожих на Землю планет. Планируемые обсерватории, такие как Extremely Large Telescope и Habitable Worlds Observatory, будут изучать химический состав этих миров в обитаемых зонах их звезд, где условия благоприятствуют существованию жидкой воды на поверхности, и проводить анализ их состава.
Используя "Жизнь на Земле" в качестве ориентира, многопрофильная команда ученых CSI, в которую также входят Уильям Филпот, почетный профессор Школы гражданского строительства и охраны окружающей среды Корнеллского инженерного университета, и Стивен Зиндер, почетный профессор микробиологии Колледжа сельского хозяйства и естественных наук, каталогизируют цвета и химические признаки, которые могут быть присущи растению. в отраженном свете экзопланеты могли бы присутствовать разнообразные организмы и минералы. Коэльо собрал и вырастил образцы более 20 фиолетовых серных и несернистых бактерий, которые можно встретить в самых разных средах обитания - от мелководий, побережий и болот до глубоководных гидротермальных источников. Зиндер и Коэльо взяли несколько образцов из пруда в кампусе Корнелла, в то время как другие были извлечены Коэльо из вод Кейп-Кода во время летнего курса по микробному разнообразию 2023 года в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, а также из лабораторных культур, которые были собраны сотрудниками кафедры биологии растений и микроорганизмов Университета Миннесоты, Доцент Тринити Гамильтон и докторант Тейлор Прайс.
То, что в совокупности называют фиолетовыми бактериями, на самом деле имеет широкий спектр цветов, включая желтый, оранжевый, коричневый и красный, благодаря пигментам, родственным тем, которые делают помидоры красными, а морковь оранжевой. Они питаются низкоэнергетическим красным или инфракрасным светом, используя более простые системы фотосинтеза, использующие формы хлорофилла, которые поглощают инфракрасное излучение и не выделяют кислород. По словам исследователей, они, вероятно, были распространены на ранней Земле до появления фотосинтеза растительного типа и могут особенно хорошо подходить для планет, которые вращаются вокруг более холодных звезд-красных карликов - наиболее распространенного типа в нашей галактике. "Они уже процветают здесь в определенных нишах", - сказал Коэльо. "Только представьте, если бы они не конкурировали с зелеными растениями, водорослями и бактериями: красное солнце могло бы обеспечить им наиболее благоприятные условия для фотосинтеза".
После измерения биопигментов фиолетовых бактерий и световых отпечатков исследователи создали модели планет, похожих на Землю, с различными условиями и облачным покровом. По словам Коэльо, в различных моделируемых средах как влажные, так и сухие фиолетовые бактерии выделяли интенсивно окрашенные биосигналы. "Если фиолетовые бактерии процветают на поверхности замерзшей Земли, океанического мира, снежной Планеты или современной Земли, вращающейся вокруг более холодной звезды, - сказал Коэльо, - теперь у нас есть инструменты для их поиска". Обнаружение "бледно-фиолетовой точки" в другой солнечной системе привело бы к интенсивным наблюдениям за планетой, чтобы попытаться исключить другие источники цвета, такие как разноцветные минералы, которые CSI также каталогизирует.
Кальтенеггер, автор готовящейся к выходу книги "Чужие земли: новая наука о поиске планет в Космосе", сказал, что обнаружить жизнь при современных технологиях настолько сложно, что если даже одноклеточные организмы обнаружены в одном месте, это говорит о том, что жизнь должна быть широко распространена в космосе. Это произвело бы революцию в нашем мышлении относительно извечного вопроса: одиноки ли мы во Вселенной? "Мы только открываем глаза на эти удивительные миры вокруг нас", - сказал Кальтенеггер. "Фиолетовые бактерии могут выживать и процветать в таких разнообразных условиях, что легко представить, что во многих разных мирах фиолетовый цвет может быть просто новым зеленым".
