Ще кілька десятиліть тому Карл Саган лише уявляв істот, що плавають у хмарах Юпітера. Сьогодні його мрія наблизилася до реальності. Вчені з Інституту Карла Сагана при Корнельському університеті виявили, що мікроорганізми, які мешкають у верхніх шарах атмосфери Землі, мають яскраві пігменти, здатні відбивати світло в унікальний спосіб. Ці кольорові молекули — своєрідний щит, який не лише захищає від ультрафіолетового випромінювання, а й створює «підпис» у світлі, який потенційно можна буде розпізнати за допомогою телескопів на інших планетах.
Атмосфера Землі, як з’ясувалося, зовсім не порожня. Вона кишить життям: клітини, спори, бактерії підіймаються вітрами над океанами й континентами, долаючи тисячі кілометрів. Деякі з них живуть там роками, інші — ростуть прямо всередині хмар, де короткі спалахи вологи дають шанс на розвиток. Це майже невидиме повітряне царство може бути домом для життя, подібного до того, що ми колись сподіваємося знайти на далеких планетах.
Сонце — головний ворог цих мікроскопічних мандрівників. На висоті понад 15 кілометрів його промені спалюють клітини за секунди. Тому мікроби виробили кольоровий захист — пігменти, подібні до каротиноїдів чи флавінів. Вони перетворюють небезпечне випромінювання на тепло, і водночас створюють неповторні спектри відбитого світла. Ці «біологічні баркоди» можуть стати ключем до пошуку життя в хмарах інших світів.
Щоб побачити, як це виглядає, дослідниця Лігія Коельйо з колегами виростила у лабораторії сім видів бактерій, знайдених у стратосфері. Вони виміряли, як кожен зразок відбиває світло в діапазоні 400–600 нанометрів — тобто у видимих кольорах. Рожеві мікроби мали пігменти, схожі на лікопін, жовті — на лютеїн і зеаксантин. Так з’явилася перша бібліотека спектрів життя в небі.
Виявилося, що навіть вологість може змінити «світловий відбиток» хмар. Сухі мікроби відбивають більше світла, тоді як у вологих хмарах кольори стають яскравішими. Це означає, що, спостерігаючи за відтінками хмар на іншій планеті, можна буде не лише здогадатися про наявність життя, а й зрозуміти її клімат.
Вчені пішли ще далі — змоделювали, як такі пігменти виглядали б на екзопланетах. За допомогою симулятора ExoPrime II вони створили віртуальні світи — від океанічних до «снігових куль» — і побачили, що наявність біопігментів змінює колір планети приблизно на 500 нанометрах, тобто у жовтому діапазоні. Така зміна може бути помітною для телескопів нового покоління, зокрема NASA’s Habitable Worlds Observatory.
Раніше пошук життя зосереджувався на газах — кисні, метані — або на зелених плямах рослинності. Тепер учені додають третій підпис — життя, що літає в повітрі. Навіть якщо поверхня планети прихована густими хмарами, кольорові відбитки в небі можуть видати присутність мікробів.
На Землі такі організми не лише виживають, а й впливають на клімат, сприяють утворенню дощу та хмар. Тож не виключено, що й інші планети мають свої «повітряні екосистеми». Особливо ті, що обертаються навколо червоних карликів, де ультрафіолетове випромінювання набагато сильніше. Саме там кольорові пігменти можуть допомогти життю вижити — і водночас зробити його помітним для нас.
Зрештою, хмари можуть виявитися не перешкодою, а підказкою. Їхні кольори — це не просто гра світла, а можливо, відбиток життя. Коли наступне покоління телескопів зазирне у небо інших світів, можливо, саме відтінок у їхніх хмарах стане першим доказом того, що ми не самі.