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模拟研究显示外星植物可能呈现黑色

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   这是一幅想象图,在一颗遥远的系外行星上,黑色的植物在两颗暗淡“太阳”的照耀下生长

  北京时间4月20日消息,据美国国家地理网站报道,根据一项最新的模拟研究显示,在围绕双星或多星系统运行的行星上可能会进化出人类肉眼看上去呈现黑色的植物。研究同时还认为这样的生物甚至可能还会发展出自己的移动“遮阳伞”来躲避致命的太阳耀斑

  地球上的生命活力都来自太阳的恩泽,阳光驱动了植物的光合作用,通过这种作用植物能借助太阳辐射能和空气中的二氧化碳合成糖类物质。我们太阳距离地球的距离,它的颜色和温度决定了地球上的植物可以吸收大部分波长的光,但却不吸收绿色光,这一波长的光被反射回去,进入我们的眼睛,于是我们感觉到植物呈现绿色。

  但宇宙中大部分其他恒星和太阳不同。银河系中,超过八成的恒星是暗淡的红矮星。因此,天体生物学家们认为生活在围绕此类恒星运行的行星世界上的植物,如果同样发展出了光合作用,那么它们将进化出不同的波长吸收模式,因而呈现红色、蓝色、黄色、紫色甚至灰黑色,以便更有效的吸收有限的光照资源。

  而另外一方面,宇宙中还有超过三成的恒星系统中包含两颗或两颗以上的恒星。目前还不清楚在这样的多恒星环境下行星将如何演化。

  英国圣安德鲁斯大学天体生物学家杰克·奥马利·詹姆斯(Jack O"Malley-James)是这项模拟研究的负责人。他说:“我们认为在这样的多光源情形下,植物可能将有选择性地挑选一颗恒星作为自己偏好的光源,而不是两颗恒星的光源全部吸收。但在一个拥有两颗暗淡的红矮星组成的恒星系统周围,你可能没什么选择,只能有一种颜色,或许是灰黑色。”

恒星耀斑的威胁

  詹姆斯和同事们对一颗假想行星围绕各种双星和三恒星系统运行的情况进行了模拟。在一些模拟情形中,恒星系统中仅包含有红矮星,但在另一部分情形下,考虑一颗红矮星和一颗类似太阳那样的主序星组合,甚至考虑行星围绕两颗类似太阳的主序星运行的情形。

  在大多数情形下,绕转的行星都能获得足够进行光合作用的光照强度。但詹姆斯警告说,那些围绕红矮星运行的行星世界可能需要额外的措施来确保自己的生存无虞。

  他说:“红矮星非常暗淡,这意味着你必须位于比日地距离小5倍的位置上才能获得足够强度的光照。但由于红矮星具有比太阳强烈的多,频繁的多的耀斑爆发事件,这将威胁生命的生存。”

  因此,詹姆斯设想在这样的世界中生存的植物应该会进化出某种“遮阳伞”来保护自己免受耀斑的袭击。而如果这种植物生活在水中,它们则可能进化出某种探测机制,一旦察觉到耀斑爆发粒子的到来,便会暂时沉入水中躲避,等到爆发过后再升上来,从而保护自己脆弱的光合作用机制

  而来自圣安德鲁斯大学的另一位天体生物学家,也是詹姆斯博士的论文指导老师詹尼·格里维斯(Jane Greaves)也表示:“可以移动的植物,能主动躲到岩石后面去躲避太阳耀斑。这样的想法真的很酷。这项研究是首次对这种特定生活环境下的生物生存模式进行具体的设想。这很重要,因为这样的恒星环境是宇宙中最为常见的。”

  南希·江(Nancy Kiang)是美国宇航局戈达德空间飞行中心的一位生物气象学家。她对外星植物可能具有的色彩模式进行了多年的研究。

  但南希表示她从未考虑过在一个多恒星系统下,植物可能具备的色彩选择模式。因此她急切的想了解詹姆斯的研究。她说:“我很想知道,在多于一个恒星光源的情形下,植物的遮阳结构将如何进化。”

如何搜寻“非绿色”植物?

  对外星植物可能的颜色,以及它们可能的行为方式的推测并非仅仅为了满足好奇心。

  天文学家已经开始使用大型望远镜对远在数光年之外的行星世界进行观测。借助极度灵敏的探测器,他们试图检测这些行星大气中是否存在受植物叶片反射的光子信号,从而了解这些行星世界上是否存在外星生命

  而詹姆斯博士的此项研究对于这些观测项目所收集的数据分析将具有重要的参考价值。它将为分析人员指明道路。

  格里维斯告诉《国家地理》编辑说:“我们还没有到达那一步,但我们至少已经开始知道该怎么去做这件事。在未来十年内,我们将获得类似欧空局极大望远镜那样口径的大型设备,这将大大有助于我们的研究工作。这台大口径望远镜预计2018年就可以建成。”

  欧洲“极大望远镜”(ELT)的主镜口径138英尺(约合42米),它将有能力检测到系外行星大气中的成分信息数据,从而帮助研究人员判断那里是否存在外星生命形式。

  未来即将升空的美国宇航局“詹姆斯·韦伯空间望远镜”则将使这样的观测更加容易。而如果能建成空间观测望远镜阵列,那么其分辨率更是将无与伦比,前所未有。不过由于这样的设备所涉及的复杂技术和高昂开支,暂时很难实行。

  格里维斯说:“现在确实有一些非常雄心勃勃的计划,但一切都还得取决于他们是否有决心按照既定的日程时间表去完成这些大型设备的建造。“

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