Як би дивно це не звучало, але деякі вчені вважають, що найдавніші форми життя на Землі могли пофарбувати нашу планету у відтінки фіолетового, а не зеленого, який ми бачимо сьогодні. Ця ідея, відома як гіпотеза Пурпурної Землі, припускає, що одноклітинні організми залежали від менш складної молекули, ніж хлорофіл, щоб використовувати сонячне світло. Робота, проведена за підтримки NASA, вказує на сітківку як основну молекулу, яка надала цим мікробам яскравий фіолетовий колір. Цю концепцію досліджували астробіолог доктор Едвард Швітерман з Каліфорнійського університету в Ріверсайді та професор Шиладітя ДасСарма з Університету Меріленда.
Ранній колір з іншої молекули
Хлорофіл — це зелений пігмент, на який покладаються сучасні рослини, але, можливо, він не був першим вибором Землі для фотосинтезу. Ретиналь простіший і, ймовірно, був присутній на Землі, коли в атмосфері не вистачало кисню. У той період, відомий низьким вмістом кисню та туманним небом, вчені вважають, що сонячного світла все ще було достатньо для живлення цих фіолетових мікробів. Цей сценарій вказує на зовсім іншу Землю від пишної, листяної версії, яку ми бачимо зараз.
Багато з цих первісних організмів підпали під парасольку архей, групи, яка процвітає в середовищах, ворожих для більшості інших форм життя. Одним із яскравих прикладів часто називають галобактерію, яскраво-фіолетовий мікроб, який виживає в солоних місцях, таких як Велике Солоне озеро. Незважаючи на свою назву, галобактерія — це не бактерія, а археон, який використовує фотосинтез менш поширеним способом. Він поглинає зелені хвилі через сітківку ока та відбиває червоний і синій, що створює його вражаючий фіолетовий вигляд.
Як фіолетова Земля стала зеленою
Згодом інші організми виробили більш ефективний пігмент під назвою хлорофіл, що дозволяє їм збирати сонячне світло з більшою довжиною хвилі.
Ця зміна зрештою затьмарила підхід, заснований на сітківці ока, і допомогла розпалити Велику подію оксигенації, коли рівень кисню в нашій атмосфері різко зріс. Життя на сітківці не зникло, але воно більше не було домінуючою силою, яка формувала колір поверхні планети. Організми, які використовують хлорофіл, процвітали, перетворюючи загальний вигляд Землі з фіолетового на зелений.
Пошук барвистого життя
Астробіологи підозрюють, що на екзопланетах можуть бути істоти, які все ще покладаються на сітківку ока.
«Якби гіпотеза Пурпурної Землі була правильною і на ранній Землі домінували фіолетові організми, тоді ми могли б знайти іншу планету, яка перебуває на більш ранній стадії еволюції», — сказав ДасСарма.
Кольорові сигнали з цих далеких світів можуть виявити, чи існує просте фіолетове життя. Ранній фотосинтез на основі сітківки ока може стати сходинкою до появи більш досконалих пігментів.
Фіолетові кишені на сучасній Землі
Хоча зараз Земля переважно зелена, такі місця, як Мертве море, все ще сяють фіолетовими відтінками завдяки галобактеріям. Ці витривалі мікроби процвітають в екстремальних концентраціях солі, які стримують багато інших форм життя. Вивчаючи ці яскраві місця, дослідники отримують уявлення про те, як фіолетове життя може вижити на позаземних територіях із такими ж складними умовами. Спостереження за ними також допомагає вченим уточнювати сигнали, які вони можуть шукати на екзопланетах.
Сучасна рослинність має впізнаваний червоний край, де листя сильно поглинає червоне світло, але відбиває певну інфрачервону довжину хвилі. Retinal, з іншого боку, ймовірно, створить інший тип спектрального відбитка пальця, який має пік у зеленій області. Вчені вимагають інструментів, які можуть відстежувати більш широкий діапазон довжин хвиль, щоб виявити такі сигнатури. Цей підхід розширює наше уявлення про те, як може виглядати життя на планетах, що обертаються навколо далеких зірок.
Що готує майбутнє
Прогрес у телескопічних технологіях незабаром дозволить більш детально спостерігати за атмосферами та поверхнями екзопланет. Аналітики сподіваються знайти кольорові моделі, які відображають біологічні процеси, незалежно від того, нагадують вони хлорофіл чи щось зовсім інше. Підтверджена фаза Пурпурної Землі стане ключовим нагадуванням про те, що життя може піти несподіваним шляхом.
«Це ще одна точка відліку в бібліотеці потенційних біосигнатур, які ми можемо шукати деінде», — сказав Швітерман.
Чому фіолетове минуле Землі має значення
Гіпотеза Пурпурової Землі залишається недоведеною, але вона спонукає до нових способів мислення про минуле нашої планети та пошук життя за її межами. Якщо найперші успішні фотосинтезатори Землі справді світилися фіолетовим, то цей колір міг би знову з’явитися скрізь, де організми приймають сітківку в якості основної сонячної губки. Цей образний погляд дивовижним чином підкреслює здатність життя адаптуватися. Це також спонукає нас шукати сигнали, які ми могли б упустити, якщо зосереджуватись лише на тому, що бачимо сьогодні. Дослідження опубліковано в журналі Astrobiolo gy.