Цвет обитающих в облаках микробов может помочь найти жизнь на других планетах

Фото из открытых источников

Впервые были измерены цвета микробов, обитающих в облаках высоко в небе, что дало учёным подсказки, которые могут помочь нам обнаружить жизнь на других планетах.

В высоких слоях атмосферы Земли обнаружено множество разнообразных микроорганизмов, концентрация которых достигает 100 000 микробов на кубический метр. Известно, что они играют роль в образовании облаков.

Эти организмы вырабатывают пигменты для защиты от сильного ультрафиолетового излучения на больших высотах.

Если подобные формы жизни существуют в атмосфере других планет, мы могли бы обнаружить их издалека, анализируя длины волн, или спектры, отражаемого этими планетами, говорит Лигия Коэльо из Корнеллского университета в штате Нью-Йорк.

«Биопигменты — это мощный и удивительно универсальный биосигнал», — говорит Коэльо. «Поскольку ультрафиолетовое излучение является универсальным стрессором для жизни на любой планете со звездой, вполне вероятно, что светоотражающие пигменты, выполняющие ту же функцию, могли эволюционировать и в других местах».

Чтобы больше узнать о цветах микробов, находящихся в воздухе на Земле, Коэльо культивировала микробы, собранные Брентом Кристнером из Университета Флориды и его коллегами. Команда Кристнера использовала гелиевый шар, чтобы захватить микробы на липкие стержни на высоте от 3 до 38 километров над поверхностью Земли.

Затем команда Коэльо измерила спектры отражения окрашенных соединений, производимых микробами. Они получили диапазон жёлтого, оранжевого и розового цветов, создаваемый каротиноидными пигментами, такими как бета-каротин, который также содержится в моркови.

Наконец, команда смоделировала, как эти спектры будут меняться в мирах с другими условиями окружающей среды — например, на более влажных или более сухих планетах.

«Впервые у нас есть реальные спектры отражения пигментированных микроорганизмов из атмосферы, которые можно использовать в качестве справочных данных для моделирования и обнаружения жизни в облаках», — говорит Коэльо.

Астрономы уже ищут доказательства существования жизни за пределами Солнечной системы, анализируя свет, отражаемый планетами. Это может выявить химические сигнатуры газов в атмосфере, таких как кислород и метан, которые могут вырабатываться живыми организмами, или признаки жизни на поверхности, такие как зелёный хлорофилл, вырабатываемый растительностью или микробами.

До сих пор облака, окутывающие экзопланеты, считались помехой, поскольку они скрывают биосигнатуры как атмосферные, так и поверхностные.

«Наши планетарные моделирования показывают, что если бы облака планеты содержали высокую концентрацию этих микроорганизмов, их спектры потенциально могли бы заметно измениться», — говорит Коэльо.

Будущие космические телескопы, такие как предлагаемая NASA обсерватория «Обитаемые миры», могли бы расширить наши возможности поиска жизни в других звёздных системах.

Однако даже при использовании более совершенных приборов концентрация микробов в воздухе должна быть очень высокой, чтобы мы могли обнаружить их с таких больших расстояний. «Концентрация этих микроорганизмов в атмосфере Земли значительно ниже современных порогов обнаружения», — говорит Коэльо. «Исходя из ожидаемого разрешения обсерватории «Обитаемые миры» НАСА, которую мы моделировали в этом исследовании, нам потребуется плотность микробных клеток, сопоставимая с той, что обнаруживается при цветении океанических водорослей, которое действительно можно обнаружить из космоса».

Клэр Флетчер из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) считает, что поиск каротиноидов, вырабатываемых стратосферными микробами, а также хлорофилла, вырабатываемого растениями, может быть полезен. «Однако предполагается, что жизнь на этих экзопланетах будет похожа на жизнь на Земле, что может быть не так», — добавляет она.