Milyen színű lehet az exobolygók növényvilága?

Ha rápillantunk egy Földről készült műholdképre a színek alapján pontosan be tudjuk azonosítani, hogy a bolygónk felszínét leginkább meghatározó két szín mit takar: az óceánok kékek, a növények pedig zöldek. 

Milyen színű lehet az exobolygók növényvilága?

Ha rápillantunk egy Földről készült műholdképre a színek alapján pontosan be tudjuk azonosítani, hogy a bolygónk felszínét leginkább meghatározó két szín mit takar: az óceánok kékek, a növények pedig zöldek (többnyire). Az exobolygók kutatása virágzik napjainkban, és felmerül a kérdés, hogy mit várhatunk, ha egy idegen világra pillantunk? A növények ott is zöldek lesznek? Netán pirosak, lilák vagy kékek?

Amikor az asztrobiológusok egy távoli bolygón a fotoszintézis nyomait keresik, elsődlegesen oxigén nyomai után kutatnak a légkörben. Ez utóbbi persze már eleve feltételezi, hogy az idegen növények a fotoszintézis oxigéntermelő változatát folytatják, ami a földi szervezetekről sem mondható el kizárólagosan, gondoljunk csak az anaerob bakteriális fotoszintézisre. Mindenesetre az biztosan elmondható, hogy ha oxigént sikerül kimutatni egy exobolygó légkörében, az több mint gyanús.

Egy másik lehetőség a növényi élet kimutatására a bolygó színének vizsgálata lehet: a színből és a központi csillag fénykibocsátásának jellemzőiből következtetni lehet arra, hogy elképzelhető-e fotoszintézis a bolygón, és ha igen, akkor az milyen színű növénytakarót feltételez.

De miért is zöld színű a földi növények többsége? A fotoszintetizáló szervezet a napfény energiáját felhasználva, biokémiai folyamatok során szervetlen anyagból szerves anyagot hoz létre. Az energia begyűjtését a beérkező fotonok egyes hullámhosszaira specializálódott molekulák végzik, ezek juttatják az energiát a reakcióközpontba, ahol megtörténik a vízbontás, a felszabaduló elektronok megkezdik utazásukat a sejtmembrán mentén, és (egyik) végtermékként oxigén keletkezik.

Két fontos faktor alapján dől el, hogy pontosan milyen fotonokra „specializálódik” a begyűjtő-rendszer: ezek mennyisége és energiája. A Földön a kék fotonok nagy energiával bírnak, de nagyon kevés van belőlük, a vörös fotonok energiája alacsonyabb szintű, viszont sok érkezik be adott idő alatt, így ezt a két fajtát nyelik el a növények. A zöld fotonok energiája és mennyisége is a skála közepén helyezkedik el, ezek nem elég energetikusak és nincs is kellő mennyiség belőlük ahhoz, hogy begyűjtésükre érdemes lenne specializálódni. A zöld fény így nem kerül felhasználásra, a zöld fotonok visszaverődnek, zöldre „festve” a bolygó ökoszisztémáját.

Ha a központi csillag más fényminőséget bocsát ki magából, mint a mi Napunk, akkor ezen logika alapján adott esetben másfajta fotonok lehetnek optimálisak a fotoszintézisre, tehát más színű növényeket várhatunk. Egy ilyen csillag nagy valószínűséggel F, G, K vagy M típusú lenne, mivel ezek elég hosszú életűek ahhoz, hogy környezetükben komplex életformák alakuljanak ki. Az F típusú csillagok nagyok, forrók és magasabb energiatartományban sugároznak, az M típusba tartozó vörös törpék kisebbek, hidegebbek és kibocsátott fényük az alacsonyabb energiájú tartományba esik. A G és K csillagok ezek között helyezkednek el méretben és energiában.

A F típusú csillag körül keringő bolygó növényeit olyan nagy mennyiségű kék fény érné, hogy a legnagyobb energiájú fotonokat valószínűleg vissza is vernék, így kékes színűek lennének. Az M típusú csillag körül élő növények esetében azok lennének a legsikeresebbek, amelyek minél több energiát képesek elnyelni a csillag fényéből. Egy ilyen bolygón valószínűleg a szivárvány minden színében találnánk növényeket, amelyek különféle hullámhosszakra specializálódtak, ideértve a feketét is: ez utóbbi növény a teljes láthatófény-spektrumot képes lenne elnyelni.

John Raven és Charles Cockell egy 2006-ban megjelent tanulmányukban számos egyéb irányba is vizsgálódtak a téma kapcsán. Kiszámolták például, hogy ha nem lenne központi csillagunk, akkor a fotoszintetizáló szervezetek működtetéséhez 10 milliószor annyi csillagra lenne szükség, mint amennyi jelen van az éjszakai égen. Ha a Hold lenne az egyetlen fényforrásunk, a telihold is alig-alig biztosítana elég fényt ahhoz, hogy egyes fotoszintetizáló szervezetek megéljenek belőle. A napfényen kívül persze más fényforrásból is táplálkozhat a növényi szervezet, ez magyarázza például az algák elszaporodását a mesterséges fénnyel megvilágított barlangokban.

Egy most megjelent tanulmányban Jack O’Malley-James és kollégái M és G csillagokból álló kettőscsillag-rendszereket vizsgáltak hasonló szempontok alapján. Ezek érdekessége, hogy egy ilyen rendszerben létező bolygót és azon élő növényeket kétféle forrásból érkező fény világítana meg folyamatosan váltakozó mértékben. Hogyan alkalmazkodnának egy ilyen kihíváshoz a növények? A mikrobiológusokat rendkívüli módon érdekli, hogy elképzelhető-e olyan növényi szervezet, amely képes a kétféle fényforrás egyformán hatékony kihasználására, és képes „profilt váltani” annak megfelelően, hogy éppen melyik csillag fénye a meghatározó. A kutatók véleménye szerint két ennyire eltérő rendszer fenntartása egy szervezeten belül nagyon bonyolult és energiaigényes lenne, így kevéssé tartják valószínűnek létezését, de nem zárják ki teljesen.

Az itt felsorolt elméletekben persze nagyon sok a feltételezés, ahogy az exobolygók és a világegyetem kutatására általában jellemző. De ezek a sokszor játéknak vagy fantáziálásnak tűnő ötletek támpontot nyújthatnak arra vonatkozóan, hogy mely bolygókat, rendszereket lesz érdemes közelebbről megvizsgálni a jövőben.

 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward