Цвета микробов в облаках могут помочь нам обнаружить жизнь на других планетах

Микробы, обитающие высоко в стратосфере Земли, вырабатывают пигменты, защищающие их от ультрафиолетового излучения, поэтому подобные молекулы могут быть биосигнатурами жизни в других частях галактики.

Впервые были измерены цвета микробов, живущих в облаках высоко в небе, что дало ученым подсказки, которые могут помочь нам найти жизнь на других планетах.

В верхних слоях атмосферы Земли обнаружен разнообразный спектр микроорганизмов, концентрация которых достигает 100 000 микробов на кубический метр. Известно, что они играют роль в образовании облаков.

Эти организмы вырабатывают пигменты для защиты от сильного ультрафиолетового излучения на экстремальных высотах.

«Если в атмосфере других планет существуют похожие формы жизни, находящиеся в воздухе, мы могли бы обнаружить их издалека, анализируя длины волн или спектры света, отражаемого этими планетами», — говорит Лигия Коэльо из Корнелльского университета в штате Нью-Йорк.

«Биопигменты — мощный и удивительно универсальный биосигнал», — говорит Коэльо. «Поскольку ультрафиолетовое излучение — универсальный стрессор для жизни на любой планете со звездой, вполне вероятно, что светоотражающие пигменты, выполняющие ту же функцию, могли эволюционировать и в других местах».

Чтобы узнать больше о цвете микробов, находящихся в воздухе на Земле, Коэльо культивировал микробы, собранные Брентом Кристнером из Университета Флориды и его коллегами. Команда Кристнера использовала гелиевый шар, чтобы поймать микробы на липкие стержни на высоте от 3 до 38 километров над поверхностью Земли.

Затем команда Коэльо измерила спектры отражения окрашенных соединений, производимых микробами. Они получили гамму жёлтых, оранжевых и розовых цветов, создаваемых каротиноидными пигментами, такими как бета-каротин, который также содержится в моркови.

Наконец, команда смоделировала, как эти спектры будут меняться в мирах с разными условиями окружающей среды — например, на более влажных или более сухих планетах.

«Впервые у нас есть реальные спектры отражения пигментированных микроорганизмов из атмосферы, которые можно использовать в качестве эталонных данных для моделирования и обнаружения жизни в облаках», — говорит Коэльо.

Астрономы уже ищут доказательства существования жизни за пределами нашей Солнечной системы, анализируя свет, отражаемый планетами. Это может выявить химические признаки газов в атмосфере, таких как кислород и метан, которые могут вырабатываться живыми организмами, или признаки жизни на поверхности, такие как зелёный хлорофилл, вырабатываемый растительностью или микробами.

До сих пор облака, окутывающие экзопланеты, считались помехой, поскольку они скрывают как атмосферные, так и поверхностные биосигнатуры.

«Наши планетарные моделирования показывают, что если бы облака планеты имели высокую концентрацию этих микроорганизмов, их спектры потенциально могли бы измениться заметным образом», — говорит Коэльо.

Будущие космические телескопы, такие как предлагаемая NASA Обсерватория обитаемых миров, могут расширить наши возможности по поиску жизни в других звездных системах.

Однако даже с помощью более совершенных приборов концентрация микробов в воздухе должна быть очень высокой, чтобы мы могли обнаружить их с таких больших расстояний. «Концентрация этих микроорганизмов в атмосфере Земли значительно ниже современных порогов обнаружения», — говорит Коэльо.

«Исходя из ожидаемого разрешения обсерватории Habitable Worlds Observatory НАСА, которую мы смоделировали в этом исследовании, нам понадобятся плотности микробных клеток, сопоставимые с теми, которые обнаруживаются при цветении океанских водорослей, что действительно можно обнаружить из космоса».

Клэр Флетчер из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) считает, что поиск каротиноидов, вырабатываемых стратосферными микробами, а также хлорофилла, вырабатываемого растениями, может быть полезен. «Однако это предполагает, что жизнь на этих экзопланетах будет похожа на жизнь на Земле, что может быть не так», — говорит она.

Питер Татхилл из Сиднейского университета (Австралия) скептически относится к тому, что стратосферные биосигнатуры, выявленные в ходе исследования, будут полезны для поиска жизни на других планетах. «Я рад, что мне не нужно разрабатывать инструмент, чтобы выделить эту биосигнатуру из шума на расстоянии 20 парсеков», — говорит он.

arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2509.25173

Источник: www.newscientist.com