环球科学杂志：外星植物是什么颜色(图)
2008-5-10 10:31:24  《环球科学》杂志

　　另一方面，M型恒星也为生命的诞生制造了一个大难题：年轻的M型恒星会发出强烈的紫外线。为了躲避紫外线，生命体不得不躲到深水层，但这样一来，它们就可能无法获得足够的光线，以致被“饿死”。如果情况得不到改变，光合生物就永远无法出现在M型恒星周围的行星上。幸好，随着M型恒星逐渐衰老，紫外线的强度将会减弱(甚至可能比太阳发出的还弱)，那时，行星上的生命体便无需臭氧层的保护，它们即使不释放氧气，也可以安全地呆在陆地表面。

　　总之，天文学家必须根据恒星的年龄和类型，考虑以下4种情况：

　　厌氧海洋生物。恒星可以是任何类型，但都处于幼年期。生物不一定会产生氧气；大气的主要成分可能是甲烷等气体。

　　需氧海洋生物。恒星可以是任何类型，但都处于老年期。它已度过漫长岁月，产氧光合生物已进化出来，大气中的氧气开始积累。

　　需氧陆生生物。恒星处于成熟期，类型不限。植物广泛分布在行星上，地球正处于这一时期。

　　厌氧陆生生物。恒星属于M型，已进入宁静期，紫外线辐射忽略不计。植物覆盖行星表面，却可能不产生氧气。

　　对于上述4种情况，光合作用的生物标记显然是不同的。从地球卫星图像来看，海洋生物的分布太稀疏，望远镜很难发现，因此其他行星上的海洋生物不会产生明显的色素型生物标记，只能通过影响大气组成来暗示它们的存在。鉴于此，研究外星植物颜色的科学家们要把主要精力集中在陆地上，比如在F、G和K型恒星周围的行星表面寻找产氧光合生物，或在M型恒星周围的行星上寻找产氧或厌氧光合生物。　外星植物的颜色

　　不同的恒星，甚至不同年龄阶段的同一颗恒星，发出的光线也会有所不同。吸收不同光线的光合生物，将会拥有不同的光合色素，进而呈现出不同的颜色。

　　除了特殊情况，任何行星上的光合色素都会遵从相同的规律：倾向于吸收数量最多、在可利用范围内的波长最短(携带的能量最多)或波长最长的光子。为了弄清楚恒星类型如何决定植物的颜色，科学家们开始收集恒星、行星以及生物学等多方面的证据。

　　美国加利福尼亚大学伯克利分校的恒星天文学家马丁•科恩(Martin Cohen)收集了一系列恒星的数据，包括一颗 F型恒星(牧夫座σ星)、一颗K型恒星(波江座ε星)、一颗散发耀眼光芒、处于活跃期的M型恒星(狮子座AD星)，还考虑了一颗假想的、处于宁静期的M型恒星(温度为3,100 K)。针对这些恒星宜居带内的类地行星，墨西哥国立自治大学的天文学家安蒂戈纳•塞古拉(Antigona Segura)进行了计算机模拟试验。他利用美国亚利桑那大学亚历山大•巴甫洛夫(Alexander Pavlov)和宾夕法尼亚州立大学詹姆斯•卡斯丁(James Kasting)建立的模型，研究了恒星光线和行星大气可能成分(假设行星上的火山放出的气体同地球火山一样多)之间的相互作用，分别推算出了在氧气浓度可以忽略不计、与地球表面氧气浓度相当两种情况下，地外行星上大气的化学组成。

　　参考塞古拉得到的结果，并利用加利福尼亚帕萨迪纳喷气推进实验室戴维•克里斯普(David Crisp)开发的模型(这也是科学家用于计算火星探测器太阳能电池板可以接收到多少阳光的模型之一)，英国伦敦大学学院的物理学家乔凡娜•蒂内蒂(Giovanna Tinetti)模拟了恒星光线穿过行星大气时的情形。对于这些计算结果，需要联合我和其他4位科学家的智慧才能完整解读：他们分别是美国莱斯大学的微生物学家珍妮特•希菲特(Janet Siefert)、华盛顿大学圣路易斯分校的生化学家罗伯特布兰肯希普(Robert Blankenship)、伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的生化学家戈文迪(Govindjee)和华盛顿大学的行星科学学家维多利亚•梅多斯(Victoria Meadows)。

　　我们发现，在F型恒星周围，行星接收到的光子通常是蓝色的，尤其以波长为451纳米的光子最多；在K型恒星周围，到达行星的光子一般为红色，波长的峰值位于667纳米处，这与地球上的情况类似。臭氧的存在会让F型恒星的光线更蓝，K型恒星的光线更红。与地球的情况类似，光合作用将吸收的光线也集中在可见光区。