美天文學(xué)家對(duì)外星植物顏色進(jìn)行模擬研究

美國地理網(wǎng)站：根據(jù)一項(xiàng)新的模擬研究顯示，在圍繞雙星或多星系統(tǒng)運(yùn)行的行星上可能會(huì)進(jìn)化出人類肉眼看上去呈現(xiàn)黑色的植物。研究同時(shí)還認(rèn)為這樣的生物甚至可能還會(huì)發(fā)展出自己的移動(dòng)“遮陽傘”來躲避致命的太陽耀斑。

　　地球上的生命活力都來自太陽的恩澤，陽光驅(qū)動(dòng)了植物的光合作用，通過這種作用植物能借助太陽輻射能和空氣中的二氧化碳合成糖類物質(zhì)。我們太陽距離地球的距離，它的顏色和溫度決定了地球上的植物可以吸收大部分波長的光，但卻不吸收綠色光，這一波長的光被反射回去，進(jìn)入我們的眼睛，于是我們感覺到植物呈現(xiàn)綠色。

　　但中大部分其他恒星和太陽不同。銀河系中，超過八成的恒星是暗淡的紅矮星。因此，天體生物學(xué)家們認(rèn)為生活在圍繞此類恒星運(yùn)行的行星上的植物，如果同樣發(fā)展出了光合作用，那么它們將進(jìn)化出不同的波長吸收模式，因而呈現(xiàn)紅色、藍(lán)色、黃色、紫色甚至灰黑色，以便更有效的吸收有限的光照資源。

　　而另外一方面，中還有超過三成的恒星系統(tǒng)中包含兩顆或兩顆以上的恒星。目前還不清楚在這樣的多恒星環(huán)境下行星將如何演化。

　　英國圣安德魯斯大學(xué)天體生物學(xué)家杰克·奧馬利·詹姆斯(Jack O'Malley-James)是這項(xiàng)模擬研究的負(fù)責(zé)人。他說：“我們認(rèn)為在這樣的多光源情形下，植物可能將有選擇性地挑選一顆恒星作為自己偏好的光源，而不是兩顆恒星的光源全部吸收。但在一個(gè)擁有兩顆暗淡的紅矮星組成的恒星系統(tǒng)周圍，你可能沒什么選擇，只能有一種顏色，或許是灰黑色。”

　　恒星耀斑的威脅

　　詹姆斯和同事們對(duì)一顆假想行星圍繞各種雙星和三恒星系統(tǒng)運(yùn)行的情況進(jìn)行了模擬。在一些模擬情形中，恒星系統(tǒng)中僅包含有紅矮星，但在另一部分情形下，考慮一顆紅矮星和一顆類似太陽那樣的主序星組合，甚至考慮行星圍繞兩顆類似太陽的主序星運(yùn)行的情形。

　　在大多數(shù)情形下，繞轉(zhuǎn)的行星都能獲得足夠進(jìn)行光合作用的光照強(qiáng)度。但詹姆斯警告說，那些圍繞紅矮星運(yùn)行的行星可能需要額外的措施來確保自己的生存無虞。

　　他說：“紅矮星非常暗淡，這意味著你必須位于比日地距離小5倍的位置上才能獲得足夠強(qiáng)度的光照。但由于紅矮星具有比太陽強(qiáng)烈的多，頻繁的多的耀斑爆發(fā)事件，這將威脅生命的生存。”

　　因此，詹姆斯設(shè)想在這樣的中生存的植物應(yīng)該會(huì)進(jìn)化出某種“遮陽傘”來保護(hù)自己免受耀斑的襲擊。而如果這種植物生活在水中，它們則可能進(jìn)化出某種探測機(jī)制，一旦察覺到耀斑爆發(fā)粒子的到來，便會(huì)暫時(shí)沉入水中躲避，等到爆發(fā)過后再升上來，從而保護(hù)自己脆弱的光合作用機(jī)制。

　　而來自圣安德魯斯大學(xué)的另一位天體生物學(xué)家，也是詹姆斯博士的論文指導(dǎo)老師詹尼·格里維斯(Jane Greaves)也表示：“可以移動(dòng)的植物，能主動(dòng)躲到巖石后面去躲避太陽耀斑。這樣的想法真的很酷。這項(xiàng)研究是次對(duì)這種特定生活環(huán)境下的生物生存模式進(jìn)行具體的設(shè)想。這很重要，因?yàn)檫@樣的恒星環(huán)境是中為常見的。”

　　南希·江(Nancy Kiang)是美國宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的一位生物氣象學(xué)家。她對(duì)外星植物可能具有的色彩模式進(jìn)行了多年的研究。

　　但南希表示她從未考慮過在一個(gè)多恒星系統(tǒng)下，植物可能具備的色彩選擇模式。因此她急切的想了解詹姆斯的研究。她說：“我很想知道，在多于一個(gè)恒星光源的情形下，植物的遮陽結(jié)構(gòu)將如何進(jìn)化。”

　　如何搜尋“非綠色”植物?

　　對(duì)外星植物可能的顏色，以及它們可能的行為方式的推測并非僅僅為了滿足好奇心。

　　天文學(xué)家已經(jīng)開始使用大型望遠(yuǎn)鏡對(duì)遠(yuǎn)在數(shù)光年之外的行星進(jìn)行觀測。借助度靈敏的探測器，他們?cè)噲D檢測這些行星大氣中是否存在受植物葉片反射的光子信號(hào)，從而了解這些行星上是否存在外星生命。

　　而詹姆斯博士的此項(xiàng)研究對(duì)于這些觀測項(xiàng)目所收集的數(shù)據(jù)分析將具有重要的參考價(jià)值。它將為分析人員指明道路。

　　格里維斯告訴《地理》編輯說：“我們還沒有到達(dá)那一步，但我們至少已經(jīng)開始知道該怎么去做這件事。在未來十年內(nèi)，我們將獲得類似歐空局大望遠(yuǎn)鏡那樣口徑的大型設(shè)備，這將大大有助于我們的研究工作。這臺(tái)大口徑望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)2018年就可以建成。”

　　歐洲“大望遠(yuǎn)鏡”(ELT)的主鏡口徑138英尺(約合42米)，它將有能力檢測到系外行星大氣中的成分信息數(shù)據(jù)，從而幫助研究人員判斷那里是否存在外星生命形式。

　　未來即將升空的美國宇航局“詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡”則將使這樣的觀測更加容易。而如果能建成空間觀測望遠(yuǎn)鏡陣列，那么其分辨率更是將，前所未有。不過由于這樣的設(shè)備所涉及的復(fù)雜技術(shù)和高昂開支，暫時(shí)很難實(shí)行。

　　格里維斯說：“現(xiàn)在確實(shí)有一些非常雄心勃勃的計(jì)劃，但一切都還得取決于他們是否有決心按照既定的日程時(shí)間表去完成這些大型設(shè)備的建造。”
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