نقطه ارغوانی کم رنگ

تجربه حیات روی زمین نشان می دهد فتوسنتزکنندگان اقیانوس ابتدایی، می توانند روی سیاره های پیرامون ستارگان F، G و K در اتمسفر بدون اکسیژن اولیه دوام بیاورند و فتوسنتز اکسیژنی را که در نهایت منجر به گیاهان خشکی می شود، بسط دهند. وضعیت برای ستارگان M پیچیده تر است. ما یک «مکان خوشایند» را در حدود ۹ متری زیر آب محاسبه کردیم، یعنی جایی که فتوسنتزکنندگان ابتدایی هم می توانند از زبانه های UV در امان بمانند و هم نور کافی را برای بارآور ماندن داشته باشند. گرچه شاید ما آنها را از تلسکوپ هایمان نبینیم اما این ارگانیسم ها می توانند صحنه را برای حیات روی سطح سیاره آماده کنند. روی جهان های پیرامون ستارگان M، گیاهان خشکی که از گستره وسیع تری از رنگ ها بهره می برند، تقریباً به همان بارآوری گیاهان زمینی هستند.
برای انواع ستارگان پرسش مهم آن است که آیا مساحت خشکی سیاره به اندازه کافی بزرگ هست که تلسکوپ های فضایی آینده آن را ببینند یا خیر. نسل اول این تلسکوپ ها که سیاره را به صورت یک نقطه تنها می بینند، برای برداشتن نقشه از سطح فاقد وضوح اند. تمام دانشمندان یک طیف متوسط جهانی دارند. «تینتی» این را برای گیاهان خشکی که در این طیف نمایان می شوند، محاسبه کرد؛ حداقل ۲۰ درصد سطح باید نوعی خشکی باشد که هم پوشیده از گیاهان و هم بی ابر است. از سوی دیگر، فتوسنتز اقیانوسی اکسیژن بیشتری به اتمسفر آزاد می کند. بنابراین هر چه زیست نشانه رنگدانه شاخص تر باشد، زیست نشانه اکسیژن ضعیف تر است و برعکس. اخترشناسان ممکن است یکی از این دو را ببینند، نه هر دو را با هم.
اگر تلسکوپ فضایی نوار تیره یی را در طیف نور بازتابی از سیاره (در یکی از رنگ های پیش بینی شده) ببیند، آن گاه کسی که مشاهده ها را از پشت یک کامپیوتر کنترل می کند، شاید اولین کسی باشد که نشانه های حیات را روی جهانی دیگر می بیند. البته باید تفاسیر اشتباه دیگر را کنار گذاشت، مثل آنکه مواد معدنی ممکن است نشانه مشابهی داشته باشند. حال می توانیم تخته رنگ محتملی را تشخیص بدهیم که نشانگر حیات گیاهی روی سیاره یی دیگر است؛ برای نمونه انتظار داریم یک زمین دیگر گیاهانی سبز، زرد یا نارنجی داشته باشد. اما پیش بینی های ظریف تر در حال حاضر دشوار است. توانسته ایم روی زمین معین کنیم که نشانه کلروفیل مختص به گیاهان است، به همین خاطر است که می توانیم گیاهان و فیتوپلانکتون های اقیانوسی را با ماهواره ها تشخیص بدهیم. هنوز مانده تا از نشانه های منحصربه فرد گیاهی برای سیاره های دیگر سر دربیاوریم. جست وجوی حیات روی دیگر سیاره ها (حیات وافر، نه صرفاً فسیل ها یا میکروب هایی که تحت شرایط خشن از یک موجود نحیف گذران می کنند) واقعیتی است که به سرعت به آن نزدیک می شویم. ستارگان بسیاری آنجا هست، کدام را باید هدف بگیریم؟ آیا می توانیم طیف های سیاره های پیرامون ستارگان M را بسنجیم؛ سیاره هایی که اغلب به ستارگان شان بسیار نزدیک اند؟ تلسکوپ ها به چه وضوح و گستره طول موجی نیاز دارند؟ درک ما از فتوسنتز، کلید طرح چنین ماموریت ها و تفسیر داده هایشان است. چنین پرسش هایی تلفیق علوم را به پیش می رانند، به تعبیری تازه در سرآغاز آن هستیم. توانایی بسیار ما برای جست وجوی حیات در هر کجای دیگر جهان، در نهایت نیازمند عمیق ترین درک ما از حیات همین جا روی زمین است.
● تاریخچه زمانی فتوسنتز روی زمین
فتوسنتز در تاریخ زمین زودهنگام تکامل یافت. سرعت پیدایش آن نشان می دهد که این اتفاق حسن تصادف نبوده و می تواند روی جهان های دیگر هم پدید آید. وقتی ارگانیسم ها (با آزاد کردن گازها) شرایط نوری صرفی را که به آن وابسته بودند تغییر دادند، مجبور شدند رنگ های جدیدی را تکامل بخشند.
▪ ۶/۴ میلیارد سال پیش؛
تشکیل زمین.
▪ ۴/۳ میلیارد سال پیش؛
نخستین باکتری های فتوسنتزی. اینها به جای نور مرئی، نور نزدیک فروسرخ را جذب می کردند و به جای اکسیژن ترکیبات سولفور و سولفات غترکیبات گوگردیف را تولید می کردند. رنگدانه های آنها (احتمالاً باکتری-کلروفیل ها) پیشینیان کلروفیل بوده اند.
▪ ۳/۲-۴/۲ میلیارد سال پیش؛
نخستین شواهد سنگی از وجود اکسیژن اتمسفری.
▪ ۷/۲ میلیارد سال پیش؛
ساینوباکتری ها. این باکتری های همه جاحاضر، نخستین تولیدکنندگان اکسیژن بودند. آنها نور مرئی را با استفاده از مخلوطی از رنگدانه ها جذب می کردند؛ فیکوبیلین ها، کارتینوئیدها و برخی اشکال کلروفیل.
▪ ۲/۱ میلیارد سال پیش؛
جلبک های سرخ و قهوه یی. این ارگانیسم ها نسبت به باکتری ها ساختارهای سلولی پیچیده تری دارند. مشابه ساینوباکتری ها، حاوی رنگدانه های فیکوبیلین علاوه بر اشکال متنوع کلروفیل هستند.
▪ ۷۵/۰ میلیارد سال پیش؛
جلبک های سبز. جلبک های سبز در نور شدید آب های کم عمق بهتر از جلبک های سرخ و قهوه یی عمل می کنند. اینها بدون فیکوبیلین ها کار می کنند.
▪ ۴۷۵/۰ میلیارد سال پیش؛
نخستین گیاهان خشکی. خزه ها و گیاهان جگری از جلبک های سبز نشأت گرفتند. اینها بدون ساختار آوندی (ساقه و ریشه) برای کشیدن آب از خاک، نمی توانند قد بکشند.
▪ ۴۲۳/۰ میلیارد سال پیش؛
گیاهان آوندی. اینها به معنای واقعی کلمه، گیاهان گونه باغی هستند مثل سرخس ها، چمن ها، درختان و کاکتوس ها. این گیاهان قادرند برای گرفتن نور بیشتر، چترهای بلندی را رشد بدهند.

www.sciam.com, ۷Apr.۲۰۰۸
نانسی کیانگ
ترجمه؛ الهیار امیری

منبع : روزنامه اعتماد