Теория «фиолетовой Земли»

🪻 Ученые полагают, что самые ранние формы жизни на Земле могли раскрасить нашу планету в оттенки фиолетового (если смотреть из космоса), а не зеленого, как мы видим сегодня. Эта идея, известная как гипотеза «фиолетовой Земли», предполагает, что одноклеточные организмы использовали не хлорофилл для переработки солнечного света, а менее сложную молекулу (ретиналь).

Как работает хлорофилл?

Хлорофилл — это зеленый пигмент, который делает растения, водоросли и некоторые бактерии зелеными. Также он основа фотосинтеза — процесса, который позволяет растениям превращать солнечный свет в энергию, необходимую для жизни. Без хлорофилла жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы, поскольку он является первым этапом в производстве кислорода, которым мы дышим, и пищи, которую мы едим. 

Эта молекула поглощает свет, в основном синего и красного спектра, при этом отражая зеленый, поэтому листья выглядят зелеными. Он упакован в крошечные структуры внутри растительных клеток, называемые хлоропластами, где происходит волшебство фотосинтеза.

Ретиналь - альтернатива хлорофиллу

️ Хотя современные растения полагаются на хлорофилл, он, возможно, не был первым выбором Земли для фотосинтеза. Ретиналь проще и, вероятно, присутствовал на Земле, когда атмосферного кислорода было мало.

В этот период, известный низким содержанием кислорода и туманным небом, ученые полагают, что солнечного света было достаточно, чтобы питать эти фиолетовые микробы. Многие из этих первобытных организмов относятся к археям — группе, которая процветает в условиях, враждебных большинству других форм жизни (появились 3 млрд лет назад и поныне существуют, хоть и не многочисленны).

Одним из ярких примеров является так называемый галобактерий — ярко-фиолетовый микроб, который выживает в соленых местах, таких как Большое Соленое озеро. Несмотря на свое название, галобактерия — это не бактерия, а архея, которая использует фотосинтез менее распространенным способом. Она поглощает зеленые длины волн через ретиналь и отражает красные и синие, что и придает ей поразительный фиолетовый вид.

Как фиолетовая Земля стала зеленой

Со временем другие организмы выработали более эффективный пигмент — хлорофилл, позволяющий им улавливать солнечный свет с более длинными волнами. Этот сдвиг в конечном итоге затмил подход, основанный на сетчатке, и помог спровоцировать Великую оксигенацию , когда уровень кислорода в нашей атмосфере резко возрос (кислородное вымирание). Жизнь на основе ретиналя не исчезла, но она больше не была доминирующей силой, формирующей цвет поверхности планеты. Организмы, использующие хлорофилл, процветали, изменив общий вид Земли с фиолетового на зеленый.

Астробиологи подозревают, что на экзопланетах могут обитать существа, которые по-прежнему полагаются на сетчатку глаза. Если гипотеза «фиолетовой Земли» верна и на ранней Земле преобладали фиолетовые организмы, то мы могли бы найти еще одну планету, находящуюся на более ранней стадии эволюции. Цветовые сигналы из этих далеких миров могли бы показать, существует ли простая фиолетовая жизнь. Ранний фотосинтез на основе сетчатки может стать ступенькой перед развитием более сложных пигментов.

Фиолетовые карманы на современной Земле

Хотя Земля сейчас в основном зеленая, такие места, как Мертвое море, все еще светятся фиолетовыми оттенками благодаря галобактериям. Эти выносливые микробы процветают в экстремальных концентрациях соли, которые отпугивают многие другие формы жизни. Изучая эти яркие пятна, исследователи получают представление о том, как фиолетовая жизнь могла выживать на внеземных территориях с аналогичными суровыми условиями. Наблюдение за ними также помогает ученым уточнить сигналы, которые они могут искать на экзопланетах.

Современная растительность имеет узнаваемую красную кромку, где листья сильно поглощают красный свет, но отражают определенную длину волны инфракрасного излучения. С другой стороны, ретиналь, скорее всего, создаст другой тип спектрального отпечатка, пик которого приходится на зеленую область. Ученые призывают к инструментам , которые могут отслеживать более широкий диапазон длин волн для обнаружения таких сигнатур. Этот подход расширяет наше представление о том, как может выглядеть жизнь на экзопланетах.

Что нас ждет в будущем

Достижения в области телескопических технологий вскоре позволят проводить более детальные наблюдения за атмосферами и поверхностями экзопланет. Аналитики надеются найти цветовые паттерны, отражающие биологические процессы, будь то напоминающие хлорофилл или что-то совершенно иное. Подтвержденная фаза Пурпурной Земли станет важным напоминанием о том, что жизнь может развиваться неожиданными путями. Это будет еще одна точка отсчета в библиотеке потенциальных биосигнатур, которые мы можем искать в другом месте.

Гипотеза «фиолетовой Земли» остается недоказанной, однако она побуждает по-новому взглянуть на прошлое нашей планеты и искать жизнь за ее пределами. Если самые ранние успешные фотосинтезирующие организмы Земли действительно светились фиолетовым цветом, то этот цвет мог бы снова появиться везде, где организмы используют ретиналь в качестве своей основной солнечной губки. Этот образный взгляд подчеркивает способность жизни адаптироваться удивительным образом. Он также призывает нас искать сигналы, которые мы могли бы пропустить, если бы сосредоточились только на том, что видим сегодня.

На основе материалов научной публикации: https://arxiv.org/abs/1705.05791