Che aspetto hanno le piante su altri esopianeti?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La ricerca di vita extraterrestre non è più dominio della fantascienza o dei cacciatori di UFO. Forse le moderne tecnologie non hanno ancora raggiunto il livello richiesto, ma con il loro aiuto siamo già in grado di rilevare le manifestazioni fisiche e chimiche dei processi fondamentali alla base degli esseri viventi.

Gli astronomi hanno scoperto più di 200 pianeti in orbita attorno a stelle al di fuori del sistema solare. Finora non possiamo dare una risposta univoca sulla probabilità dell'esistenza della vita su di loro, ma questa è solo una questione di tempo. Nel luglio 2007, dopo aver analizzato la luce delle stelle che attraversava l'atmosfera dell'esopianeta, gli astronomi hanno confermato la presenza di acqua su di esso. Attualmente sono in fase di sviluppo telescopi che permetteranno di cercare tracce di vita su pianeti come la Terra attraverso i loro spettri.

Uno dei fattori importanti che influenzano lo spettro della luce riflessa da un pianeta può essere il processo di fotosintesi. Ma è possibile in altri mondi? Piuttosto! Sulla Terra, la fotosintesi è la base di quasi tutti gli esseri viventi. Nonostante il fatto che alcuni organismi abbiano imparato a vivere a temperature elevate nel metano e nelle bocche idrotermali oceaniche, dobbiamo alla luce solare la ricchezza degli ecosistemi sulla superficie del nostro pianeta.

Da un lato, nel processo di fotosintesi, viene prodotto ossigeno che, insieme all'ozono formato da esso, si trova nell'atmosfera del pianeta. D'altra parte, il colore di un pianeta può indicare la presenza di pigmenti speciali, come la clorofilla, sulla sua superficie. Quasi un secolo fa, dopo aver notato l'oscuramento stagionale della superficie di Marte, gli astronomi sospettavano la presenza di piante su di essa. Sono stati fatti tentativi per rilevare segni di piante verdi nello spettro della luce riflessa dalla superficie del pianeta. Ma la perplessità di questo approccio è stata vista anche dallo scrittore Herbert Wells, che nella sua "Guerra dei mondi" ha osservato: "Ovviamente il regno vegetale di Marte, in contrasto con quello terrestre, dove predomina il verde, ha un sangue- colore rosso." Ora sappiamo che non ci sono piante su Marte e la comparsa di aree più scure sulla superficie è associata a tempeste di polvere. Lo stesso Wells era convinto che il colore di Marte fosse determinato non da ultimo dalle piante che ne ricoprono la superficie.

Anche sulla Terra, gli organismi fotosintetici non si limitano al verde: alcune piante hanno foglie rosse e varie alghe e batteri fotosintetici brillano di tutti i colori dell'arcobaleno. E i batteri viola usano la radiazione infrarossa del Sole oltre alla luce visibile. Quindi cosa prevarrà sugli altri pianeti? E come possiamo vederlo? La risposta dipende dai meccanismi con cui la fotosintesi aliena assimila la luce della sua stella, che differisce nella natura della radiazione solare. Inoltre, una diversa composizione dell'atmosfera influenza anche la composizione spettrale della radiazione incidente sulla superficie del pianeta.

Le stelle di classe spettrale M (nane rosse) brillano debolmente, quindi le piante sui pianeti simili alla Terra vicino a loro devono essere nere per assorbire quanta più luce possibile. Le giovani stelle M bruciano la superficie dei pianeti con bagliori ultravioletti, quindi gli organismi devono essere acquatici. Il nostro Sole è di classe G. E vicino alle stelle di classe F, le piante ricevono troppa luce e devono rifletterne una parte significativa.

Per immaginare come sarà la fotosintesi in altri mondi, devi prima capire come le piante la svolgono sulla Terra. Lo spettro energetico della luce solare ha un picco nella regione blu-verde, il che ha fatto chiedere agli scienziati per molto tempo perché le piante non assorbono la luce verde più disponibile, ma, al contrario, la riflettono? Si è scoperto che il processo di fotosintesi dipende non tanto dalla quantità totale di energia solare, ma dall'energia dei singoli fotoni e dal numero di fotoni che compongono la luce.

Ogni fotone blu trasporta più energia di uno rosso, ma il sole emette prevalentemente quelli rossi. Le piante usano fotoni blu per la loro qualità e quelli rossi per la loro quantità. La lunghezza d'onda della luce verde si trova esattamente tra il rosso e il blu, ma i fotoni verdi non differiscono per disponibilità o energia, quindi le piante non li usano.

Durante la fotosintesi per fissare un atomo di carbonio (derivato dall'anidride carbonica, CO₂) in una molecola di zucchero sono necessari almeno otto fotoni e per la scissione di un legame idrogeno-ossigeno in una molecola d'acqua (H₂O) - solo uno. In questo caso, appare un elettrone libero, necessario per un'ulteriore reazione. In totale, per la formazione di una molecola di ossigeno (O₂) quattro di questi legami devono essere spezzati. Perché la seconda reazione formi una molecola di zucchero, sono necessari almeno altri quattro fotoni. Va notato che un fotone deve avere un'energia minima per prendere parte alla fotosintesi.

Il modo in cui le piante assorbono la luce del sole è davvero una delle meraviglie della natura. I pigmenti fotosintetici non si presentano come singole molecole. Formano ammassi costituiti, per così dire, da molte antenne, ognuna delle quali è sintonizzata per percepire fotoni di una certa lunghezza d'onda. La clorofilla assorbe principalmente la luce rossa e blu, mentre i pigmenti carotenoidi che conferiscono al fogliame autunnale il rosso e il giallo percepiscono una diversa tonalità di blu. Tutta l'energia raccolta da questi pigmenti viene consegnata alla molecola di clorofilla situata nel centro di reazione, dove l'acqua si divide per formare ossigeno.

Un complesso di molecole in un centro di reazione può effettuare reazioni chimiche solo se riceve fotoni rossi o una quantità equivalente di energia in qualche altra forma. Per utilizzare i fotoni blu, i pigmenti dell'antenna convertono la loro alta energia in energia inferiore, proprio come una serie di trasformatori step-down riduce 100.000 volt di una linea elettrica a una presa a muro da 220 volt. Il processo inizia quando un fotone blu colpisce un pigmento che assorbe la luce blu e trasferisce energia a uno degli elettroni della sua molecola. Quando un elettrone ritorna al suo stato originale, emette questa energia, ma a causa del calore e delle perdite vibrazionali, meno di quella che ha assorbito.

Tuttavia, la molecola del pigmento cede l'energia ricevuta non sotto forma di fotone, ma sotto forma di interazione elettrica con un'altra molecola di pigmento, che è in grado di assorbire l'energia di un livello inferiore. A sua volta, il secondo pigmento rilascia ancora meno energia e questo processo continua fino a quando l'energia del fotone blu originale scende al livello del rosso.

Il centro di reazione, in quanto estremità ricevente della cascata, è atto ad assorbire i fotoni disponibili con un'energia minima. Sulla superficie del nostro pianeta, i fotoni rossi sono i più numerosi e allo stesso tempo hanno l'energia più bassa tra i fotoni dello spettro visibile.

Ma per i fotosintetizzatori subacquei, i fotoni rossi non devono essere i più abbondanti. L'area di luce utilizzata per la fotosintesi cambia con la profondità poiché l'acqua, le sostanze disciolte in essa e gli organismi negli strati superiori filtrano la luce. Il risultato è una chiara stratificazione delle forme viventi secondo il loro insieme di pigmenti. Gli organismi provenienti da strati d'acqua più profondi hanno pigmenti che sono sintonizzati sulla luce di quei colori che non sono stati assorbiti dagli strati superiori. Ad esempio, alghe e cianea hanno i pigmenti ficocianina e ficoeritrina, che assorbono i fotoni verdi e gialli. In anossigenico (es.i batteri non produttori di ossigeno) sono la batterioclorofilla, che assorbe la luce dalle regioni del lontano rosso e del vicino infrarosso (IR), che è in grado di penetrare solo nelle cupe profondità dell'acqua.

Gli organismi che si sono adattati alla scarsa illuminazione tendono a crescere più lentamente perché devono lavorare di più per assorbire tutta la luce a loro disposizione. Sulla superficie del pianeta, dove la luce è abbondante, sarebbe svantaggioso per le piante produrre pigmenti in eccesso, quindi usano selettivamente i colori. Gli stessi principi evolutivi dovrebbero funzionare anche in altri sistemi planetari.

Proprio come le creature acquatiche si sono adattate alla luce filtrata dall'acqua, gli abitanti della terra si sono adattati alla luce filtrata dai gas atmosferici. Nella parte superiore dell'atmosfera terrestre, i fotoni più abbondanti sono di colore giallo, con una lunghezza d'onda di 560-590 nm. Il numero di fotoni diminuisce gradualmente verso le onde lunghe e si interrompe bruscamente verso quelle corte. Quando la luce solare passa attraverso l'alta atmosfera, il vapore acqueo assorbe l'IR in diverse bande più lunghe di 700 nm. L'ossigeno produce una gamma ristretta di linee di assorbimento vicino a 687 e 761 nm. Tutti sanno che l'ozono (Oh₃) nella stratosfera assorbe attivamente la luce ultravioletta (UV), ma assorbe leggermente anche nella regione visibile dello spettro.

Quindi, la nostra atmosfera lascia finestre attraverso le quali le radiazioni possono raggiungere la superficie del pianeta. La gamma della radiazione visibile è limitata sul lato blu da un taglio netto dello spettro solare nella regione delle lunghezze d'onda corte e dall'assorbimento UV da parte dell'ozono. Il bordo rosso è definito dalle linee di assorbimento dell'ossigeno. Il picco del numero di fotoni è spostato dal giallo al rosso (circa 685 nm) a causa dell'ampio assorbimento di ozono nella regione visibile.

Le piante sono adattate a questo spettro, che è determinato principalmente dall'ossigeno. Ma va ricordato che le piante stesse forniscono ossigeno all'atmosfera. Quando i primi organismi fotosintetici sono comparsi sulla Terra, c'era poco ossigeno nell'atmosfera, quindi le piante hanno dovuto usare pigmenti diversi dalla clorofilla. Solo dopo un lasso di tempo, quando la fotosintesi ha cambiato la composizione dell'atmosfera, la clorofilla è diventata il pigmento ottimale.

Le prove fossili affidabili della fotosintesi hanno circa 3,4 miliardi di anni, ma i resti fossili precedenti mostrano segni di questo processo. I primi organismi fotosintetici dovevano essere sott'acqua, in parte perché l'acqua è un buon solvente per le reazioni biochimiche, e anche perché fornisce protezione dai raggi solari UV, importanti in assenza di uno strato di ozono atmosferico. Tali organismi erano batteri subacquei che assorbivano fotoni infrarossi. Le loro reazioni chimiche includevano idrogeno, idrogeno solforato, ferro, ma non acqua; quindi, non emettevano ossigeno. E solo 2,7 miliardi di anni fa, i cianobatteri negli oceani hanno iniziato la fotosintesi ossigenata con il rilascio di ossigeno. La quantità di ossigeno e lo strato di ozono aumentarono gradualmente, permettendo alle alghe rosse e brune di salire in superficie. E quando il livello dell'acqua nelle acque poco profonde era sufficiente per proteggere dai raggi UV, apparivano le alghe verdi. Avevano poche ficobiliproteine e si adattavano meglio alla luce intensa vicino alla superficie dell'acqua. 2 miliardi di anni dopo che l'ossigeno iniziò ad accumularsi nell'atmosfera, i discendenti delle alghe verdi - le piante - apparvero sulla terra.

La flora ha subito cambiamenti significativi: la varietà di forme è rapidamente aumentata: dai muschi e dalle epatiche alle piante vascolari con corone alte, che assorbono più luce e si adattano alle diverse zone climatiche. Le chiome coniche delle conifere assorbono efficacemente la luce alle alte latitudini, dove il sole sorge appena sopra l'orizzonte. Le piante che amano l'ombra producono antociani per proteggersi dalla luce intensa. La clorofilla verde non solo si adatta bene alla moderna composizione dell'atmosfera, ma aiuta anche a mantenerla, mantenendo verde il nostro pianeta. È possibile che il prossimo passo nell'evoluzione dia un vantaggio a un organismo che vive all'ombra sotto le chiome degli alberi e utilizza le ficobiline per assorbire la luce verde e gialla. Ma gli abitanti del livello superiore, a quanto pare, rimarranno verdi.

Dipingendo il mondo di rosso

Durante la ricerca di pigmenti fotosintetici su pianeti in altri sistemi stellari, gli astronomi dovrebbero ricordare che questi oggetti si trovano in diversi stadi di evoluzione. Ad esempio, potrebbero incontrare un pianeta simile alla Terra, diciamo, 2 miliardi di anni fa. Va inoltre tenuto presente che gli organismi fotosintetici alieni possono avere proprietà che non sono caratteristiche dei loro "parenti" terrestri. Ad esempio, sono in grado di dividere le molecole d'acqua usando fotoni a lunghezza d'onda più lunga.

L'organismo con la lunghezza d'onda più lunga sulla Terra è il batterio anossigenico viola, che utilizza radiazioni infrarosse con una lunghezza d'onda di circa 1015 nm. I detentori del record tra gli organismi ossigenati sono i cianobatteri marini, che assorbono a 720 nm. Non esiste un limite superiore alla lunghezza d'onda determinata dalle leggi della fisica. È solo che il sistema di fotosintesi deve utilizzare un numero maggiore di fotoni a lunghezza d'onda lunga rispetto a quelli a lunghezza d'onda corta.

Il fattore limitante non è la varietà dei pigmenti, ma lo spettro di luce che raggiunge la superficie del pianeta, che a sua volta dipende dal tipo di stella. Gli astronomi classificano le stelle in base al loro colore, a seconda della temperatura, delle dimensioni e dell'età. Non tutte le stelle esistono abbastanza a lungo da consentire la nascita e lo sviluppo della vita sui pianeti vicini. Le stelle sono longeve (in ordine decrescente di temperatura) delle classi spettrali F, G, K e M. Il sole appartiene alla classe G. Le stelle di classe F sono più grandi e luminose del Sole, bruciano, emettendo un luce blu e si esauriscono in circa 2 miliardi di anni. Le stelle di classe K e M hanno un diametro più piccolo, più deboli, più rosse e classificate come longeve.

Intorno a ogni stella c'è una cosiddetta "zona di vita" - una gamma di orbite, essendo su cui i pianeti hanno la temperatura necessaria per l'esistenza di acqua liquida. Nel sistema solare, tale zona è un anello delimitato dalle orbite di Marte e della Terra. Le stelle F calde hanno una zona vitale più lontana dalla stella, mentre le stelle K e M più fredde l'hanno più vicina. I pianeti nella zona vitale delle stelle F, G e K ricevono circa la stessa quantità di luce visibile che la Terra riceve dal Sole. È probabile che la vita possa sorgere su di loro sulla base della stessa fotosintesi ossigenata della Terra, sebbene il colore dei pigmenti possa essere spostato all'interno della gamma visibile.

Le stelle di tipo M, le cosiddette nane rosse, sono di particolare interesse per gli scienziati in quanto sono il tipo di stelle più comune nella nostra Galassia. Emettono luce notevolmente meno visibile del Sole: il picco di intensità nel loro spettro si verifica nel vicino IR. John Raven, un biologo dell'Università di Dundee in Scozia, e Ray Wolstencroft, un astronomo del Royal Observatory di Edimburgo, hanno suggerito che la fotosintesi ossigenata è teoricamente possibile utilizzando fotoni nel vicino infrarosso. In questo caso gli organismi dovranno utilizzare tre o anche quattro fotoni IR per rompere una molecola d'acqua, mentre le piante terrestri utilizzano solo due fotoni, che possono essere paragonati ai passi di un razzo che impartiscono energia a un elettrone per compiere un'azione chimica. reazione.

Le giovani stelle M mostrano potenti bagliori UV che possono essere evitati solo sott'acqua. Ma la colonna d'acqua assorbe anche altre parti dello spettro, quindi gli organismi situati in profondità saranno gravemente privi di luce. Se è così, la fotosintesi su questi pianeti potrebbe non svilupparsi. Man mano che la stella M invecchia, la quantità di radiazione ultravioletta emessa diminuisce, nelle fasi successive dell'evoluzione diventa inferiore a quella emessa dal nostro Sole. Durante questo periodo non c'è bisogno di uno strato protettivo di ozono e la vita sulla superficie dei pianeti può prosperare anche se non produce ossigeno.

Pertanto, gli astronomi dovrebbero considerare quattro possibili scenari a seconda del tipo e dell'età della stella.

Vita anaerobica nell'oceano. Una stella nel sistema planetario è giovane, di qualsiasi tipo. Gli organismi potrebbero non produrre ossigeno. L'atmosfera può essere composta da altri gas come il metano.

Vita aerobica nell'oceano. La star non è più giovane, di nessun tipo. È passato abbastanza tempo dall'inizio della fotosintesi ossigenata per l'accumulo di ossigeno nell'atmosfera.

Vita aerobica terrestre. La star è matura, di qualsiasi tipo. Il terreno è coperto di piante. La vita sulla Terra è proprio in questa fase.

Vita terrestre anaerobica. Una debole stella M con una debole radiazione UV. Le piante coprono il terreno ma potrebbero non produrre ossigeno.

Naturalmente, le manifestazioni degli organismi fotosintetici in ciascuno di questi casi saranno diverse. L'esperienza di riprendere il nostro pianeta dai satelliti suggerisce che è impossibile rilevare la vita nelle profondità dell'oceano utilizzando un telescopio: i primi due scenari non ci promettono segni di vita colorati. L'unica possibilità per trovarlo è cercare gas atmosferici di origine organica. Pertanto, i ricercatori che utilizzano metodi a colori per cercare la vita aliena dovranno concentrarsi sullo studio delle piante terrestri con fotosintesi ossigenata su pianeti vicini a stelle F, G e K, o su pianeti di stelle M, ma con qualsiasi tipo di fotosintesi.

Segni di vita

Sostanze che, oltre al colore delle piante, possono essere segno della presenza della vita

Ossigeno (O₂) e acqua (H₂o) … Anche su un pianeta senza vita, la luce della stella madre distrugge le molecole di vapore acqueo e produce una piccola quantità di ossigeno nell'atmosfera. Ma questo gas si dissolve rapidamente in acqua e ossida anche rocce e gas vulcanici. Pertanto, se si vede molto ossigeno su un pianeta con acqua liquida, significa che fonti aggiuntive lo producono, molto probabilmente la fotosintesi.

Ozono (O₃) … Nella stratosfera terrestre, la luce ultravioletta distrugge le molecole di ossigeno che, combinate, formano l'ozono. Insieme all'acqua liquida, l'ozono è un importante indicatore della vita. Mentre l'ossigeno è visibile nello spettro visibile, l'ozono è visibile nell'infrarosso, che è più facile da rilevare con alcuni telescopi.

Metano (CH₄) più ossigeno, o cicli stagionali … La combinazione di ossigeno e metano è difficile da ottenere senza fotosintesi. Anche le fluttuazioni stagionali della concentrazione di metano sono un sicuro segno di vita. E su un pianeta morto, la concentrazione di metano è quasi costante: diminuisce solo lentamente man mano che la luce solare scompone le molecole

Clorometano (CH₃Cl) … Sulla Terra, questo gas si forma bruciando piante (principalmente negli incendi boschivi) e dall'esposizione alla luce solare del plancton e del cloro nell'acqua di mare. L'ossidazione lo distrugge. Ma l'emissione relativamente debole di stelle M può consentire a questo gas di accumularsi in una quantità disponibile per la registrazione.

Protossido di azoto (N₂o) … Quando gli organismi decadono, l'azoto viene rilasciato sotto forma di ossido. Le fonti non biologiche di questo gas sono trascurabili.

Il nero è il nuovo verde

Indipendentemente dalle caratteristiche del pianeta, i pigmenti fotosintetici devono soddisfare gli stessi requisiti della Terra: assorbire i fotoni con la lunghezza d'onda più corta (alta energia), con la lunghezza d'onda più lunga (utilizzata dal centro di reazione) o la più disponibile. Per capire come il tipo di stella determina il colore delle piante, è stato necessario unire gli sforzi dei ricercatori di diverse specialità.

Luce delle stelle che passa

Il colore delle piante dipende dallo spettro della luce stellare, che gli astronomi possono facilmente osservare, e dall'assorbimento della luce da parte dell'aria e dell'acqua, che l'autrice e i suoi colleghi hanno modellato sulla base della probabile composizione dell'atmosfera e delle proprietà della vita. Immagine "Nel mondo della scienza"

Martin Cohen, astronomo dell'Università della California, Berkeley, ha raccolto dati su una stella F (Bootes sigma), una stella K (epsilon Eridani), una stella M che brilla attivamente (AD Leo) e un'ipotetica M calma. -stella con temperatura 3100°C. L'astronoma Antigona Segura dell'Università Nazionale Autonoma di Città del Messico ha effettuato simulazioni al computer del comportamento di pianeti simili alla Terra nella zona di vita attorno a queste stelle. Utilizzando modelli di Alexander Pavlov dell'Università dell'Arizona e James Kasting dell'Università della Pennsylvania, Segura ha studiato l'interazione della radiazione delle stelle con i probabili componenti delle atmosfere planetarie (assumendo che i vulcani emettano su di essi gli stessi gas della Terra), provando per determinare la composizione chimica delle atmosfere sia prive di ossigeno che con contenuto prossimo a quello terrestre.

Utilizzando i risultati di Segura, la fisica Giovanna Tinetti dell'University College di Londra ha calcolato l'assorbimento della radiazione nelle atmosfere planetarie utilizzando il modello di David Crisp presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California, che è stato utilizzato per stimare l'illuminazione dei pannelli solari sui rover su Marte. L'interpretazione di questi calcoli ha richiesto gli sforzi combinati di cinque esperti: il microbiologo Janet Siefert della Rice University, i biochimici Robert Blankenship della Washington University di St. Louis e Govindjee dell'Università dell'Illinois a Urbana, planetologo e Champaigne (Victoria Meadows) della Washington State University. e io, un biometeorologo del Goddard Space Research Institute della NASA.

Abbiamo concluso che i raggi blu con un picco a 451 nm raggiungono principalmente le superfici dei pianeti vicino alle stelle di classe F. Vicino alle stelle K, il picco si trova a 667 nm, questa è la regione rossa dello spettro, che ricorda la situazione sulla Terra. In questo caso, l'ozono gioca un ruolo importante, rendendo la luce delle stelle F più blu e la luce delle stelle K più rossa di quanto non sia in realtà. Si scopre che la radiazione adatta alla fotosintesi in questo caso si trova nella regione visibile dello spettro, come sulla Terra.

Pertanto, le piante sui pianeti vicino alle stelle F e K possono avere quasi lo stesso colore di quelle sulla Terra. Ma nelle stelle F, il flusso di fotoni blu ricchi di energia è troppo intenso, quindi le piante devono rifletterli almeno parzialmente usando pigmenti schermanti come l'antocianina, che darà alle piante una colorazione bluastra. Tuttavia, possono utilizzare solo fotoni blu per la fotosintesi. In questo caso, tutta la luce nell'intervallo dal verde al rosso dovrebbe essere riflessa. Ciò si tradurrà in un caratteristico taglio blu nello spettro della luce riflessa che può essere facilmente individuato con un telescopio.

L'ampio intervallo di temperature per le stelle M suggerisce una varietà di colori per i loro pianeti. In orbita attorno a una calma M-star, il pianeta riceve metà dell'energia che la Terra riceve dal Sole. E sebbene questo, in linea di principio, sia sufficiente per la vita - questo è 60 volte più di quanto richiesto per le piante amanti dell'ombra sulla Terra - la maggior parte dei fotoni provenienti da queste stelle appartengono alla regione dello spettro del vicino IR. Ma l'evoluzione dovrebbe portare all'emergere di una varietà di pigmenti in grado di percepire l'intero spettro della luce visibile e infrarossa. Le piante che assorbono praticamente tutta la loro radiazione possono persino apparire nere.

Piccolo punto viola

La storia della vita sulla Terra mostra che i primi organismi fotosintetici marini su pianeti vicini a stelle di classe F, G e K potevano vivere in un'atmosfera primaria priva di ossigeno e sviluppare un sistema di fotosintesi ossigenata, che in seguito avrebbe portato alla comparsa di piante terrestri. La situazione con le stelle di classe M è più complicata. I risultati dei nostri calcoli indicano che il luogo ottimale per i fotosintetizzatori è a 9 m sott'acqua: uno strato di questa profondità intrappola la luce ultravioletta distruttiva, ma consente il passaggio di una quantità sufficiente di luce visibile. Naturalmente, non noteremo questi organismi nei nostri telescopi, ma potrebbero diventare la base della vita terrestre. In linea di principio, sui pianeti vicino alle stelle M, la vita vegetale, utilizzando vari pigmenti, può essere diversa quasi quanto sulla Terra.

Ma i futuri telescopi spaziali ci permetteranno di vedere tracce di vita su questi pianeti? La risposta dipende da quale sarà il rapporto tra la superficie dell'acqua e la terraferma sul pianeta. Nei telescopi di prima generazione, i pianeti sembreranno punti e uno studio dettagliato della loro superficie è fuori discussione. Tutto ciò che gli scienziati otterranno è lo spettro totale della luce riflessa. Sulla base dei suoi calcoli, Tinetti sostiene che almeno il 20% della superficie del pianeta deve essere terra asciutta coperta di piante e non coperta da nuvole per identificare le piante in questo spettro. D'altra parte, più grande è l'area marina, più ossigeno i fotosintetizzatori marini rilasciano nell'atmosfera. Pertanto, più i bioindicatori del pigmento sono pronunciati, più è difficile notare i bioindicatori dell'ossigeno e viceversa. Gli astronomi saranno in grado di rilevare l'uno o l'altro, ma non entrambi.

Cercatori di pianeti

L'Agenzia spaziale europea (ESA) prevede di lanciare la navicella spaziale Darwin nei prossimi 10 anni per studiare gli spettri degli esopianeti terrestri. L'Earth-Like Planet Seeker della NASA farà lo stesso se l'agenzia ottiene finanziamenti. Il veicolo spaziale COROT, lanciato dall'ESA nel dicembre 2006, e il veicolo spaziale Kepler, programmato dalla NASA per il lancio nel 2009, sono progettati per cercare deboli diminuzioni della luminosità delle stelle quando pianeti simili alla Terra passano davanti a loro. La navicella spaziale SIM della NASA cercherà deboli vibrazioni delle stelle sotto l'influenza dei pianeti.

La presenza di vita su altri pianeti - vita reale, non solo fossili o microbi che sopravvivono a malapena in condizioni estreme - potrebbe essere scoperta in un futuro molto prossimo. Ma quali stelle dovremmo studiare per prime? Saremo in grado di registrare gli spettri dei pianeti situati vicino alle stelle, cosa particolarmente importante nel caso delle stelle M? In quali distanze e con quale risoluzione dovrebbero osservare i nostri telescopi? Comprendere le basi della fotosintesi ci aiuterà a creare nuovi strumenti e interpretare i dati che riceviamo. Problemi di tale complessità possono essere risolti solo all'intersezione di varie scienze. Finora siamo solo all'inizio del percorso. La possibilità stessa di cercare la vita extraterrestre dipende da quanto profondamente comprendiamo le basi della vita qui sulla Terra.