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外星植物是什么颜色

(2008年05月14日 14:14:52)
来源:《环球科学》杂志

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  撰文 南希•Y•江(Nancy Y. Kiang)/翻译 刘旸

  与其坐等外星生命光临地球,不如主动寻找它们——寻找地外生命,早已不再是科幻小说虚构的故事,也不只是UFO迷才会关心的领域,而是许多科学家当前的研究任务。也许在现阶段,我们很难找到发展出高级文明的智慧生命,但可以把目标锁定到与基础生命过程相关的物理及化学标志(即生物标记, biosignatures)。迄今为止,天文学家已发现了200多颗围绕其他恒星旋转的行星(太阳系外行星,extrasolar planet),虽然科学家还无法说出哪几颗行星孕育着生命,但我相信,发现地外生命只是时间问题。2007年7月,天文学家在观察一颗行星时,发现恒星光线在穿过这颗行星的大气层时有些异常,而最终分析结果让他们惊喜不已:这颗行星周围存在水蒸气。现在,世界各地的航天机构都在开发新型望远镜,通过观察行星光谱,在与地球大小相似的行星上搜寻生命证据。

  这里不得不提光合作用(Photosynthesis),因为这一众所周知的生命过程,能产生非常明显的生物标记。在地球上,光合作用几乎是所有生命的基础:除了深海热液喷口周围以热量和甲烷为生的生物,地面生态系统中的所有生命都得依靠阳光才能生存下去。而在其他行星上,光合作用发生的几率同样很高。

  光合作用产生的生物标记分为两类:一是生命活动产生的气体及其衍生物,如氧气和臭氧;二是与某种色素相关的表面颜色,就像叶绿素 (chlorophyll)与绿色的关系。实际上,在地外行星上寻找“生命色素”的想法由来已久。一个世纪前,火星的季节性变暗引起了天文学家的注意,他们猜测这是由植物生长导致。为了证实这个想法,他们开始研究火星表面反射光线的光谱,希望从中发现绿色植物存在的证据。但在英国著名科幻作家H•G•威尔斯(H. G. Wells)看来,天文学家们的研究策略存在一个明显缺陷。他在科幻小说《大战火星人》(The War of the Worlds)中写道:“在火星植物王国里,占据统治地位的不是绿色,而是鲜艳的血红色。”虽然火星上没有植物早已成为共识(火星变暗是由沙尘暴引起的),威尔斯的观点却不无道理:在其他行星上,光合生物(photosynthetic organism)可能并非绿色。

  即便在地球上,光合生物的颜色也多种多样。一些陆生植物的叶子是红色的,水生海藻和光合细菌更具有彩虹般的缤纷色彩;紫色细菌也不少见,它们不仅吸收阳光中的可见光,还能利用红外线。那么,在地外行星上,植物们的主流色彩是什么?当我们看见它们时,又该如何辨认?这些问题的答案,取决于照射到植物表面的光线类型(而光线类型又取决于恒星类型和行星大气层的组成,因为恒星发出光线后,要穿过行星大气层才能抵达植物表面)。


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