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尋找另一種“葉綠素”
葉綠素是地球植物獨有的標記,是衛星能觀測到植物和海洋浮游生物的原因。要找到外星植物,科學家首先要做的,就是在其他行星上找到另一種“葉綠素”。
地球生物的“經歷”暗示,在F、G和K型恆星周圍的行星上,早期海洋光合生物可以從缺氧環境中生存下來,並進化出產氧光合生物,最終導致陸生植物的出現。M型恆星的情況則比較復雜。水下9米是早期光合生物的最佳生存點︰在這個位置,紫外線的強度不能對光合生物造成威脅,而穿過水層的其他光線,則能為生命活動提供足夠的能量。雖然我們可能無法通過望遠鏡觀測到這些“生命先驅”,但它們卻可為行星表面生命的出現打下基礎。在M型恆星周圍的行星上,能吸收多種光線的植物,也許能長得和地球植物一樣繁茂。
對于研究人員來說,不管恆星是哪種類型,都會面臨一個問題︰未來的太空望遠鏡能否觀測到圍繞恆星旋轉的行星?即便利用即將面世的新型太空望遠鏡,很多行星看起來也只是一個小點,科學家可以獲取的,就只有行星表面的平均光譜,根本無法為它們繪制表面地圖。蒂內蒂計算發現,如果植物的存在要在光譜中表現出來,那麼在行星表面,至少有20%的陸地覆蓋著植物,而且還不能有雲層遮擋。另一方面,海洋光合生物可以向空氣釋放更多氧氣。因此,植物色素的生物標記越明顯,氧氣的生物標記便會越弱,反之亦然。天文學家只能看到這兩種生物標記中的一種,不能兩者兼顧。
如果一台太空望遠鏡在某行星的反射光譜上監測到一條暗帶,而這條暗帶對應的光線類型恰恰與科學家的預測相符合,那麼在電腦屏幕上觀察到這條暗帶的人,便可能成為發現外星生物的第一人。不過,我們首先要排除某些干擾因素,比如礦物質是否也會產生同樣的生物標記等。如今,對于某些行星,我們已經能鑒定出一些可能代表植物生命活動的顏色,甚至可以預言這些行星上存在著綠色、黃色或橘紅色的植物,但目前很難做出更加準確的預言(即外星植物到底是哪種顏色)。在地球上,我們可以很確切的說,葉綠素是植物獨有的標記,這是衛星能觀測到植物和海洋浮游生物的原因。因此,要找到外星植物,我們首先要做的,就是在其他行星上找到另一種“葉綠素”。
找到外星生物並非遙遙無期。當然,這里指的是大量生物,而不是化石或生活在極端環境中的罕見微生物。茫茫宇宙中繁星無數,我們該把目光集中于哪些恆星?M型恆星與其周圍行星的距離很近,這種情況下我們能否測出行星光譜?新型望遠鏡需要多大的波長觀測範圍和分辨率?我們對光合作用的了解,將幫助我們回答上述問題,為制定研究計劃、解讀觀測數據提供依據。我們找尋外星生命的能力,最終將取決于我們對地球生命的了解。