Kako biljke izgledaju na drugim egzoplanetima?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Potraga za izvanzemaljskim životom više nije domena znanstvene fantastike ili lovaca na NLO-e. Možda moderne tehnologije još nisu dosegle potrebnu razinu, ali uz njihovu pomoć već smo u mogućnosti otkriti fizikalne i kemijske manifestacije temeljnih procesa u osnovi živih bića.

Astronomi su otkrili više od 200 planeta koji kruže oko zvijezda izvan Sunčevog sustava. Zasad ne možemo dati jednoznačan odgovor o vjerojatnosti postojanja života na njima, ali to je samo pitanje vremena. U srpnju 2007. godine, nakon analize zvjezdane svjetlosti koja je prošla kroz atmosferu egzoplaneta, astronomi su potvrdili prisutnost vode na njoj. Sada se razvijaju teleskopi koji će omogućiti traženje tragova života na planetima kao što je Zemlja po njihovim spektrima.

Jedan od važnih čimbenika koji utječu na spektar svjetlosti koju reflektira planet može biti proces fotosinteze. Ali je li to moguće u drugim svjetovima? Dosta! Na Zemlji je fotosinteza osnova za gotovo sva živa bića. Unatoč činjenici da su neki organizmi naučili živjeti na povišenim temperaturama u metanu i u oceanskim hidrotermalnim otvorima, bogatstvo ekosustava na površini našeg planeta dugujemo sunčevoj svjetlosti.

S jedne strane, u procesu fotosinteze nastaje kisik, koji se, zajedno s ozonom nastalim iz njega, može naći u atmosferi planeta. S druge strane, boja planeta može ukazivati na prisutnost posebnih pigmenata, poput klorofila, na njegovoj površini. Prije gotovo jednog stoljeća, nakon što su primijetili sezonsko zamračenje površine Marsa, astronomi su posumnjali u prisutnost biljaka na njoj. Pokušali su se otkriti znakovi zelenih biljaka u spektru svjetlosti reflektirane s površine planeta. Ali dvojbenost ovog pristupa uvidio je čak i pisac Herbert Wells, koji je u svom "Ratu svjetova" primijetio: "Očito, Marsovo biljno kraljevstvo, za razliku od zemaljskog, gdje prevladava zeleno, ima krvo- crvena boja." Sada znamo da na Marsu nema biljaka, a pojava tamnijih područja na površini povezana je s prašnim olujama. I sam je Wells 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, što će prevladati na drugim planetima? A 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 planeta.

Zvijezde spektralne klase M (crveni patuljci) svijetle slabo, pa biljke na planetima sličnim Zemlji u njihovoj blizini moraju biti crne kako bi apsorbirale što više svjetla. Mlade M zvijezde spaljuju površinu planeta ultraljubičastim bakljama, pa organizmi tamo moraju biti vodeni. Naše Sunce je klasa G. A u blizini zvijezda F-klase, biljke primaju previše svjetlosti i moraju reflektirati značajan njezin dio.

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 znanstvenici 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 pojedinih fotona i broju fotona koji čine svjetlost.

Svaki plavi foton nosi više energije od crvenog, ali Sunce pretežno emitira crvene. Biljke koriste plave fotone zbog njihove kvalitete, a crvene zbog njihove količine. Valna duljina zelenog svjetla leži točno između crvene i plave, ali zeleni fotoni se ne razlikuju ni po dostupnosti ni energiji, pa ih biljke ne koriste.

Tijekom fotosinteze za fiksiranje jednog atoma ugljika (izvedenog iz ugljičnog dioksida, CO₂) u molekuli šećera potrebno je najmanje osam fotona, a za cijepanje veze vodik-kisik u molekuli vode (H₂O) - samo jedan. U tom slučaju se pojavljuje slobodni elektron koji je neophodan za daljnju reakciju. Ukupno, za stvaranje jedne molekule kisika (O₂) potrebno je raskinuti četiri takve veze. Za drugu reakciju za stvaranje molekule šećera potrebna su još najmanje četiri fotona. Treba napomenuti da foton mora imati neku minimalnu energiju da bi sudjelovao u fotosintezi.

Način na koji biljke upijaju sunčevu svjetlost uistinu je jedno od čuda prirode. Fotosintetski pigmenti se ne pojavljuju kao pojedinačne molekule. Oni tvore klastere koji se sastoje, takoreći, od mnogo antena, od kojih je svaka podešena da percipira fotone određene valne duljine. Klorofil prvenstveno apsorbira crvenu i plavu svjetlost, dok karotenoidni pigmenti koji jesenjem lišću daju crveno i žuto percipiraju različite nijanse plave. Sva energija koju skupljaju ovi pigmenti dostavlja se molekuli klorofila koja se nalazi u reakcijskom centru, gdje se voda cijepa i tvori kisik.

Kompleks molekula u reakcijskom centru može provesti 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 emitira tu energiju, ali zbog gubitaka topline i vibracija, manju od one koju je apsorbirao.

Međutim, molekula pigmenta odustaje od primljene energije ne u obliku fotona, već u obliku električne interakcije s drugom pigmentnom molekulom, koja je sposobna apsorbirati energiju niže razine. Zauzvrat, drugi pigment oslobađa još manje energije, a taj se proces nastavlja sve dok energija izvornog plavog fotona ne padne na razinu crvenog.

Reakcijski centar, kao prijamni kraj kaskade, prilagođen je da apsorbira dostupne fotone s minimalnom energijom. Na površini našeg planeta crveni fotoni su najbrojniji, a ujedno imaju i 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 oblika u skladu s njihovim skupom pigmenata. Organizmi iz dubljih slojeva vode imaju pigmente koji su podešeni na svjetlost onih boja koje nisu apsorbirali slojevi iznad. Na primjer, alge i cijanea imaju pigmente fikocijanin i fikoeritrin, koji apsorbiraju zelene i žute fotone. U anoksigenim (tj. Bakterije koje ne proizvode kisik su bakterioklorofil, koji apsorbira svjetlost iz udaljenih crvenih i bliskih infracrvenih (IR) područja, koja je sposobna prodrijeti 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 planeta, gdje je svjetlost u izobilju, biljkama bi bilo nepovoljno proizvoditi višak pigmenata, pa selektivno koriste boje. Isti evolucijski principi trebali bi djelovati i na drugim planetarnim sustavima.

Baš kao što su se vodena bića prilagodila svjetlosti koju filtrira voda, stanovnici kopna prilagodili su se svjetlu filtriranom atmosferskim plinovima. U gornjem dijelu Zemljine atmosfere najzastupljeniji su fotoni žute boje, valne duljine 560-590 nm. Broj fotona se postupno 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. Kisik proizvodi uski raspon apsorpcijskih linija blizu 687 i 761 nm. Svi znaju da je ozon (Oh₃) u stratosferi aktivno apsorbira ultraljubičasto (UV) svjetlo, ali i blago apsorbira u vidljivom području spektra.

Dakle, naša atmosfera ostavlja prozore kroz koje zračenje može doći do površine planeta. Raspon vidljivog zračenja ograničen je na plavoj strani oštrim prekidom sunčevog spektra u području kratkih valnih duljina i UV apsorpcijom ozona. Crveni obrub definiran je linijama apsorpcije kisika. Vrhunac broja fotona pomaknut je iz žute u crvenu (oko 685 nm) zbog opsežne apsorpcije ozona u vidljivom području.

Biljke su prilagođene ovom spektru, koji je uglavnom određen kisikom. Ali treba imati na umu da same biljke opskrbljuju kisikom atmosferu. Kada su se na Zemlji pojavili prvi fotosintetski organizmi, u atmosferi je bilo malo kisika, pa su biljke morale koristiti druge pigmente osim klorofila. Tek nakon proteka vremena, kada je fotosinteza promijenila sastav atmosfere, klorofil 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 dobro otapalo za biokemijske reakcije, ali i zato što pruža zaštitu od sunčevog UV zračenja, što je bilo važno u nedostatku atmosferskog ozonskog omotača. Takvi su organizmi bili podvodne bakterije koje su apsorbirale infracrvene fotone. Njihove kemijske reakcije uključivale su vodik, sumporovodik, željezo, ali ne i vodu; stoga nisu ispuštali kisik. A prije samo 2,7 milijardi godina, cijanobakterije u oceanima započele su oksigensku fotosintezu oslobađanjem kisika. Količina kisika i ozonski omotač postupno su se povećavali, dopuštajući crvenim i smeđim algama da se popnu na površinu. A kada je razina vode u plitkim vodama bila dovoljna da zaštiti od UV zraka, 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 doživjela značajne promjene - brzo se povećava raznolikost oblika: od mahovina i jetrenjaka do vaskularnih biljaka s visokim krošnjama, koje upijaju više svjetla i prilagođene su različitim klimatskim zonama. Konusne krošnje crnogoričnih stabala učinkovito apsorbiraju svjetlost u visokim geografskim širinama, gdje se sunce gotovo ne diže iznad horizonta. Biljke koje vole sjenu proizvode antocijanin za zaštitu od jakog svjetla. Zeleni klorofil ne samo da je dobro prilagođen suvremenom sastavu atmosfere, već i pomaže u njegovom održavanju, održavajući naš planet zelenim. Moguće je da će sljedeći korak u evoluciji dati prednost organizmu koji živi u sjeni pod krošnjama drveća i koristi fikobiline za apsorpciju zelene i žute svjetlosti. No, stanovnici gornjeg sloja, po svemu sudeći, ostat će zeleni.

Obojiti svijet crvenom bojom

Dok traže fotosintetske pigmente na planetima u drugim zvjezdanim sustavima, astronomi bi trebali zapamtiti da su ti objekti u različitim fazama evolucije. Na primjer, mogu naići na planet sličan Zemlji, recimo, prije 2 milijarde godina. Također 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 veće valne duljine.

Najduži organizam valne duljine na Zemlji je ljubičasta anoksigena bakterija, koja koristi infracrveno zračenje valne duljine od oko 1015 nm. Rekorderi među organizmima s kisikom su morske cijanobakterije koje apsorbiraju na 720 nm. Ne postoji gornja granica valne duljine koja je određena zakonima fizike. Samo što fotosintetski sustav mora koristiti veći broj dugovalnih fotona u odnosu na kratkovalne.

Ograničavajući faktor nije raznolikost pigmenata, već spektar svjetlosti koja dopire do površine planeta, što opet ovisi o vrsti zvijezde. Astronomi klasificiraju zvijezde na temelju njihove boje, ovisno o njihovoj temperaturi, veličini i starosti. Ne postoje sve zvijezde dovoljno dugo da bi se život pojavio i razvio na susjednim planetima. Zvijezde su dugovječne (redom opadanja temperature) spektralnih klasa F, G, K i M. Sunce pripada klasi G. Zvijezde F klase su veće i svjetlije od Sunca, pale, emitirajući svjetliju plavo svjetlo i izgorjeti za oko 2 milijarde godina. Zvijezde klase K i M su manjeg promjera, blijeđe, crvenije i klasificirane su kao dugovječne.

Oko svake zvijezde postoji takozvana "zona života" - niz orbita, na kojima planeti imaju temperaturu potrebnu za postojanje tekuće vode. U Sunčevom sustavu 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. Planeti u životnoj zoni F-, G- i K-zvijezda primaju otprilike istu količinu vidljive svjetlosti koju Zemlja prima od Sunca. Vjerojatno bi na njima mogao nastati život na temelju iste fotosinteze kisika kao na Zemlji, iako se boja pigmenata može pomaknuti unutar vidljivog raspona.

Zvijezde tipa M, takozvani crveni patuljci, od posebnog su interesa za znanstvenike jer su najčešća vrsta zvijezda u našoj Galaksiji. Oni emitiraju osjetno manje vidljive svjetlosti od Sunca: vrhunac intenziteta u njihovom spektru javlja se u bliskom IR. John Raven, biolog sa Sveučilišta Dundee u Škotskoj, i Ray Wolstencroft, astronom s Kraljevskog opservatorija u Edinburghu, sugerirali su da je oksigenična fotosinteza teoretski moguća korištenjem fotona blizu infracrvenog spektra. U ovom slučaju, organizmi će morati upotrijebiti tri ili čak četiri IR fotona da razbiju molekulu vode, dok kopnene biljke koriste samo dva fotona, što se može usporediti sa koracima rakete koja predaje energiju elektronu da izvrši kemijsku reakciju. reakcija.

Mlade M zvijezde pokazuju snažne UV baklje koje se mogu izbjeći samo pod vodom. No, vodeni stupac apsorbira i druge dijelove spektra, tako da će organizmima koji se nalaze na dubini jako nedostajati svjetlosti. Ako je tako, onda se fotosinteza na tim planetima možda neće razviti. Kako M-zvijezda stari, količina emitiranog ultraljubičastog zračenja opada, u kasnijim fazama evolucije postaje manja nego što naše Sunce emitira. U tom razdoblju 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 ovisno o vrsti i starosti zvijezde.

Život anaerobnog oceana. Zvijezda u planetarnom sustavu je mlada, bilo koje vrste. Organizmi možda ne proizvode kisik. Atmosfera se može sastojati od drugih plinova poput metana.

Život u aerobnom oceanu. Zvijezda više nije mlada, bilo kakva. Od početka fotosinteze kisika prošlo je dovoljno vremena za nakupljanje kisika u atmosferi.

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

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

Naravno, manifestacije fotosintetskih organizama u svakom od ovih slučajeva bit će različite. Iskustvo snimanja našeg planeta sa satelita sugerira da je nemoguće otkriti život u dubinama oceana pomoću teleskopa: prva dva scenarija ne obećavaju nam znakove života u boji. Jedina prilika za pronalaženje je traženje atmosferskih plinova organskog podrijetla. Stoga će se istraživači koji koriste metode boja za traženje izvanzemaljskog života morati usredotočiti na proučavanje kopnenih biljaka s fotosintezom kisika na planetima u blizini F-, G- i K-zvijezda, ili na planetima M-zvijezda, ali s bilo kojom vrstom fotosinteze.

Znakovi života

Tvari koje, osim boje biljaka, mogu biti znak prisutnosti života

Kisik (O₂) i vodu (H₂O) … Čak i na beživotnom planetu, 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 planetu s tekućom vodom vidi puno kisika, to znači da ga dodatni izvori proizvode, najvjerojatnije fotosinteza.

Ozon (O₃) … U stratosferi Zemlje ultraljubičasto svjetlo uništava molekule kisika, koje, kada se spoje, tvore ozon. Zajedno s tekućom vodom, ozon je važan pokazatelj života. Dok je kisik vidljiv u vidljivom spektru, ozon je vidljiv u infracrvenom, što je lakše otkriti nekim teleskopima.

Metan (CH₄) plus kisik ili sezonski ciklusi … Kombinaciju kisika i metana teško je dobiti bez fotosinteze. Sezonske fluktuacije koncentracije metana također su siguran znak života. A na mrtvom planetu koncentracija metana je gotovo konstantna: samo se polako smanjuje kako sunčeva svjetlost razgrađuje molekule

Klorometan (CH₃Cl) … Na Zemlji ovaj plin nastaje spaljivanjem biljaka (uglavnom u šumskim požarima) i izlaganjem suncu na plankton i klorom u morskoj vodi. Oksidacija ga uništava. Ali relativno slaba emisija M-zvjezdica može dopustiti 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 plina su zanemarivi.

Crna je nova zelena

Bez obzira na karakteristike planeta, fotosintetski pigmenti moraju zadovoljiti iste zahtjeve kao na Zemlji: apsorbirati fotone s najkraćom valnom duljinom (visoka energija), s najdužom valnom duljinom (koju reakcijski centar koristi) ili najdostupnijom. Da bismo razumjeli kako vrsta zvijezde određuje boju biljaka, bilo je potrebno kombinirati napore istraživača različitih specijalnosti.

Svjetlost zvijezda prolazi

Boja biljaka ovisi o spektru zvjezdanog svjetla, koji astronomi lako mogu uočiti, te o apsorpciji svjetlosti zrakom i vodom, koju su autorica i njezini kolege modelirali na temelju vjerojatnog sastava atmosfere i svojstava života. Slika "U svijetu znanosti"

Martin Cohen, astronom sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley, prikupio je podatke o F-zvijezdi (Bootes sigma), K-zvijezdi (epsilon Eridani), M-zvijezdi koja aktivno blješti (AD Leo) i hipotetičkom mirnom M -zvijezda s temperaturom 3100°C. Astronom Antigona Segura s Nacionalnog autonomnog sveučilišta u Mexico Cityju provela je računalne simulacije ponašanja planeta sličnih Zemlji u životnoj zoni oko ovih zvijezda. Koristeći modele Alexandera Pavlova sa Sveučilišta Arizona i Jamesa Kastinga sa Sveučilišta Pennsylvania, Segura je proučavao interakciju zračenja zvijezda s vjerojatnim komponentama planetarne atmosfere (pod pretpostavkom da vulkani na sebe emitiraju iste plinove kao na Zemlji), pokušavajući otkriti kemijski sastav atmosfere u kojoj nedostaje kisik i čiji je sadržaj blizak onom u zemlji.

Koristeći Segurine rezultate, fizičarka University College London Giovanna Tinetti izračunala je apsorpciju zračenja u planetarnim atmosferama koristeći model Davida Crispa u Laboratoriju za mlazni pogon u Pasadeni u Kaliforniji, koji je korišten za procjenu osvjetljenja solarnih panela na Marsovim roverima. Tumačenje ovih izračuna zahtijevalo je kombinirane napore pet stručnjaka: mikrobiologinje Janet Siefert sa Sveučilišta Rice, biokemičara Roberta Blankenshipa sa Sveučilišta Washington u St. Louisu i Govindjeeja sa Sveučilišta Illinois u Urbani, planetologa i Champaignea (Victoria Meadows) sa Sveučilišta Washington State i ja, biometeorolog s NASA-inog Instituta za svemirska istraživanja Goddard.

Zaključili smo da plave zrake s vrhom na 451 nm uglavnom dosežu površine planeta u blizini zvijezda F-klase. U blizini K-zvijezda, vrh se nalazi na 667 nm, ovo je crvena regija spektra, koja podsjeća 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. Ispada da zračenje pogodno za fotosintezu u ovom slučaju leži u vidljivom području spektra, kao na Zemlji.

Dakle, biljke na planetima u blizini F i K zvijezda mogu imati gotovo istu boju kao i one na Zemlji. Ali u F zvijezdama, tok plavih fotona bogatih energijom previše je intenzivan, pa 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 prepoznatljivim 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, planet prima polovicu energije od Sunca nego što je Zemlja. I premda 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 točka

Povijest života na Zemlji pokazuje da su rani morski fotosintetski organizmi na planetima u blizini zvijezda klasa F, G i K mogli živjeti u primarnoj atmosferi bez kisika i razviti sustav 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 destruktivno ultraljubičasto svjetlo, ali propušta dovoljno vidljive svjetlosti. Naravno, te organizme nećemo primijetiti u našim teleskopima, ali oni bi mogli postati temelj kopnenog života. U principu, na planetima u blizini M zvijezda biljni svijet, koristeći različite pigmente, može biti gotovo jednako raznolik kao na Zemlji.

No hoće li nam budući svemirski teleskopi omogućiti da vidimo tragove života na tim planetima? Odgovor ovisi o tome kakav će biti omjer površine vode i kopna na planetu. U teleskopima prve generacije planeti će izgledati kao točke, a detaljna studija njihove površine ne dolazi u obzir. Sve što će znanstvenici dobiti je ukupni spektar reflektirane svjetlosti. Na temelju svojih proračuna, Tinetti tvrdi da najmanje 20% površine planeta 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, to je teže uočiti bioindikatore kisika i obrnuto. Astronomi će moći otkriti jedno ili drugo, ali ne oboje.

Tragači za planetom

Europska svemirska agencija (ESA) planira lansirati letjelicu Darwin u sljedećih 10 godina kako bi proučavala spektre zemaljskih egzoplaneta. NASA-in Earth-Like Planet Seeker učinit će isto ako agencija dobije sredstva. Svemirska letjelica COROT, koju je ESA lansirala u prosincu 2006., i svemirska letjelica Kepler, koju je NASA planirala za lansiranje 2009., dizajnirane su za traženje slabih smanjenja svjetline zvijezda dok planeti slični Zemlji prolaze ispred njih. NASA-ina SIM letjelica tražit će slabe vibracije zvijezda pod utjecajem planeta.

Prisutnost života na drugim planetima – stvarnog života, a ne samo fosila ili mikroba koji jedva preživljavaju u ekstremnim uvjetima – mogla bi se otkriti u vrlo bliskoj budućnosti. Ali koje zvijezde bismo trebali prvo proučiti? Hoćemo li moći registrirati spektre planeta smještenih u blizini 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 stvoriti nove instrumente i interpretirati podatke koje primamo. Problemi takve složenosti mogu se riješiti samo na sjecištu različitih znanosti. Zasad smo tek na početku puta. Sama mogućnost potrage za izvanzemaljskim životom ovisi o tome koliko duboko razumijemo osnove života ovdje na Zemlji.