Група астрономів та біологів визначила хімічний відбиток пальця 137 різних видів мікроорганізмів. Результат в майбутньому може допомогти знайти життя на екзопланетах – тобто планетах, які обертаються навколо чужих зір. Мікроби, які науковці використали для дослідження, походять з різних середових життєдіяльності, тобто на них позначилася різноманітність пігментації живих організмів Землі.
8 зі 137: нижче - звичайнафотографія мікроорганізму, вище - збільшена в 400 розів.
Астрономи та біологи об’єдналися, щоби розробити нову стратегію пошуку життя на екзопланетах. Сучасні методи зосереджені на вивченні непрямих слідів життя – зокрема впливі, який здійснюють живі організми на склад атмосфери. Та якщо на поверхні екзопланет домінує певна форма життя, тоді можна отримати прямі вказівки на це: за допомогою світла, яке випромінюють організми, поверхня планети набуває характерного забарвлення.
Астрономи досліджують планету шляхом перехоплення світла, відбитого від атмосфери та поверхні материнської зорі. У цьому випромінюванні «застрягає» значна частина речовин, присутніх на планеті. Так, при детальнішому спостереженні позаземні астрономи можуть встановити, що частина світла, яке випромінює Земля, є зеленою, оскільки його відбивають дерева та рослини.
Відповідно, можна визначити й організми, які покривають достатньо велику площу екзопланети. Для цього потрібно виміряти колір, яким організм наділяє світло, що випромінює. Цей колір залежить від пігментів, тобто від барвників, які присутні в живих організмах. Деталі кольору можна дослідити, розклавши світло на кольори веселки. В такому спектрі різні барвники демонструють відмінні зразки інтенсивності. Це хімічний аналог відбитку пальця, який можна використати для ідентифікації різних видів мікроорганізмів.
Група науковців під керівництвом Сіддхартха Геджа (Siddharth Hegde) визначила ймовірну багатоманітність таких хімічних відбитків. Гедж, під час здійснення дослідження – аспірант гейдельберзького Інститут імені Макса Планка з астрономії, та Ліза Кальтенеггер (Lisa Kaltenegger) – директор Інституту блідої блакитної цятки в американському Університеті Корнелла, співпрацювали з біологами Лін Ротшілд (Lynn Rothschild), Іваном Пауліно-Лімою (Ivan Paulino-Lima) та Раяном Кентом (Ryan Kent), всі вони – з Дослідницького центру Еймса, що є відділенням американського урядового агентства НАСА.
Науковці хотіли визначити, які хімічні відбитки відповідають різним мікроорганізмам і що це означає для забарвлення поверхні екзопланет. З цією метою команда дослідила культури 137 різних видів мікроорганізмів. Головним критерієм у виборі була якомога більша різноманітність пігментації. Відібрані організми походять з абсолютно різних середовищ існування: від пустелі Атакама в Чилі до гавайських солоних вод та деревини на солених джерелах парку Лік-Стейт в Буні (Міссурі, США).
Науковці в певний спосіб освітлювали кожну культуру, визначали хімічний відбиток пальця світла, що вимпромінювали, й потім спільно представили результати дослідження в онлайн-калатозі. Він містить спектри відбиття видимих та ближніх інфрачервоних хвиль, довжиною від 0, 35 до 2, 5 мікрометрів. Це найповніше та найбільш диверсифіковане в своєму роді дослідження – і перше, яке бере до уваги властивості поверхні екзопланет.
Каталог, в першу чергу, слугує прикладом потенційної різноманітності життя за межами нашої Сонячної системи. Адже згадані пігменти утворюються в різних життєвих обставинах, відповідні свідчення про екзопланети могли б також пояснити властивості небесних тіл.
Крім того, на поверхню планети впливає її атмосфера. Вона залежить від виду та способу відбиття світла з поверхні й від різних хімічних процесів, доступних у ній. Описані пігменти надають імовірні початкові умови моделей атмосфер екзопланет, зокрема руху випромінювання в такій атмосфері.
Науковці доводять, що хімічний відбиток пальця мікроорганізмів безпосередньо визначає їхній пігмент. А це, в свою чергу, є вторинним процесом обміну речовин, який відбуваються лише в живих організмах й відіграє важливу роль при фотосинтезі, захисті від шкідливих ультрафіолетових променів і попередженні оксидативного ушкодження. Виявлення характерної суміші пігментів дорівнюватиме доказові існування певного класу живих організмів на планеті.
Команда вчених планує збирати наступні проби й розширювати каталог, щоби він охоплював ще більшу кількість мікроорганізмів. Результати повинні зацікавити не лише астробіологів, а й астрономів, які вираховують моделі планетарних атмосфер.
Визначити такі хімічних відбитків організмів на поверхні планети є викликом для наступного покоління телескопів. На разі неможливо спостерігати відбите світло екзопланет так само, як Землі – таку планету просто затьмарює її зоря. «Але створена база даних надає нам перше уявлення про те, наскільки великим є різноманіття ймовірних слідів життя, які можна побачити звідси, в інших світах», – каже Ліза Кальтенеггер.
Зреферувала Соломія КРИВЕНКО
Джерело: www.mpg.de.
19.03.2015