Разноцветные миры: Ботаника в компьютере
Астробиолог — профессия вполне фантастическая. Однако сегодня астробиологов можно встретить не только в книгах и фильмах, но и в научных лабораториях — к примеру, Нэнси Кианг (Nancy Kiang) работает в Космическом центре Годдарда NASA. По мнению Нэнси, растительность, способная вести фотосинтез —
В ближайшие десятилетия в распоряжение астрономов поступят новые инструменты изучения далеких планет (в том числе, орбитальные телескопы миссии Darwin), и они смогут вплотную подойти к обнаружению внеземной жизни. Что они увидят — или хотя бы, какого цвета? И где сосредоточить поиски? Компьютерное моделирование, проведенное в Виртуальной планетарной лаборатории (Virtual Planetary Laboratory) под руководством еще одного астробиолога Викки Медоуз (Vikki Meadows), дало несколько возможных «ключей» для работы. Совместные усилия планетологов, метеорологов, биологов, астрономов, физиков и других ученых позволили учесть и характеристики излучения звезды на разных этапах ее существования, и свойства атмосферы, через которую оно проходит, и даже возможную глубину, которую предпочитают инопланетные водоросли.
Но, разумеется, в центре исследования был сам процесс фотосинтеза, с помощью которого известные нам организмы трансформируют энергию солнечного света в энергию химических связей в молекуле сахара. Основной «герой» фотосинтеза у растений — пигмент хлорофилл, тончайшим образом адаптированный к условиям на нашей планете. Если бы, к примеру, озоновый слой не поглощал основную долю поступающего от Солнца ультрафиолета, пигмент мог бы использовать и его, и выглядел бы иначе. А поскольку самое подходящее для его работы излучение, достигающее поверхности Земли, относится к красной и синей областям спектра, именно их хлорофилл поглощает и использует для синтеза. Зеленая часть при этом отражается, давая растительности узнаваемую окраску. Некоторые другие организмы, бактерии и водоросли, используют и другие фотосинтезирующие пигменты, дающие им, соответственно, и другой цвет: оранжевый каротин, желтый ксантофилл, серый феофитин.
Если представить планету примерно земных размеров, с атмосферой, похожей на нашу, которая обращается вокруг солнцеподобной звезды, то, конечно, и растительность на ней, скорей всего, окажется зеленой. Однако ситуация может сложиться и иначе — тогда ее растительные пигменты будут поглощать и отражать иные области спектра. Важную роль в этом могут играть также содержание в атмосфере углекислого газа и водяных паров, общая влажность планеты, магнитная активность звезды: эти факторы влияют и на характеристики света, достигающего поверхности, и на параметры протекающих здесь химических реакций.
Кстати, моделирование в Виртуальной планетарной лаборатории показало и то, что жизнь возможна без привычного нам «озонового щита». Действительно, лишенная озонового слоя атмосфера будет проницаема для мутагенного ультрафиолетового излучения. Однако если на планете имеются океаны, то на небольшой глубине появится «жизнеспособная» область, с одной стороны, защищенная от губительных лучей, а с другой — достижимая для более длинноволнового излучения и способная обмениваться веществами с атмосферой. По расчетам ученых, эта область — если звезда подобна Солнцу, а планета подобна Земле — охватывает глубину от 1 до 9 метров. В ней теоретически может вестись и фотосинтез.
— Когда-то считалось, что планеты у других звезд встречаются чрезвычайно редко. Постепенно было обнаружено множество газовых гигантов, подобных Юпитеру — теперь предполагают, что они широко распространены, но редко попадаются планеты земного типа. Не вижу причин думать, что со временем и это мнение будет поколеблено. — говорит Викки Медоуз. — Возможно, мы не найдем там ничего, или ничего похожего на нашу жизнь. Но если условия для жизни на планете будут подходящими, то она наверняка появится.
Читайте также об условиях, в которых могут формироваться планеты земного типа: «Пристанища жизни», и о французском спутнике Corot, который разыскивает их в космосе: «На охоту за планетами».
По публикациям Space Daily и NASA