Бусад гараг дээр ургамал ямар харагддаг вэ?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Харь гаригийн амьдралыг эрэлхийлэх нь шинжлэх ухааны уран зөгнөлт зохиол эсвэл Нисдэг Үл нисдэг биетийн анчдын хүрээ байхаа больсон. Магадгүй орчин үеийн технологиуд шаардлагатай түвшинд хараахан хүрээгүй байгаа ч тэдний тусламжтайгаар бид амьд биетүүдийн суурь үйл явцын физик, химийн илрэлийг аль хэдийн илрүүлэх боломжтой болсон.

Одон орон судлаачид нарны аймгийн гаднах оддыг тойрон эргэдэг 200 гаруй гаригийг илрүүлжээ. Одоогоор бид тэдгээр дээр амьдрал байх магадлалын талаар хоёрдмол утгагүй хариулт өгч чадахгүй байгаа ч энэ бол зөвхөн цаг хугацааны асуудал юм. 2007 оны 7-р сард одон орон судлаачид гадны гаригийн агаар мандлаар дамжин өнгөрч буй оддын гэрлийг шинжилсний дараа түүн дээр ус байгааг баталжээ. Дэлхий зэрэг гариг дээрх амьдралын ул мөрийг спектрээр нь хайх боломжтой телескопуудыг одоо боловсруулж байна.

Гаригийн туссан гэрлийн спектрт нөлөөлдөг чухал хүчин зүйлүүдийн нэг нь фотосинтезийн үйл явц байж болно. Гэхдээ энэ нь бусад ертөнцөд боломжтой юу? Үнэхээр! Дэлхий дээр фотосинтез нь бараг бүх амьд биетийн үндэс суурь болдог. Зарим организмууд өндөр температурт метан болон далайн усан дулааны нүхэнд амьдарч сурсан ч манай гаригийн гадарга дээрх экосистемийн баялаг нь нарны гэрлийн ачаар бид өртэй.

Нэг талаас, фотосинтезийн явцад хүчилтөрөгч үүсдэг бөгөөд үүнээс үүссэн озоны хамт дэлхийн агаар мандалд олддог. Нөгөөтэйгүүр, гаригийн өнгө нь түүний гадаргуу дээр хлорофилл гэх мэт тусгай пигментүүд байгааг илтгэж болно. Бараг зуун жилийн өмнө Ангараг гарагийн гадаргуу улирлын чанартай харанхуйлж байгааг анзаарсан одон орон судлаачид түүн дээр ургамал байгаа гэж сэжиглэж байв. Гаригийн гадаргуугаас ойсон гэрлийн спектрээс ногоон ургамлын шинж тэмдгийг илрүүлэх оролдлого хийсэн. Гэхдээ энэ аргын эргэлзээтэй байдлыг зохиолч Герберт Уэллс ч харж байсан бөгөөд тэрээр "Дэлхийн дайн"-даа: "Ангараг гарагийн хүнсний ногооны хаант улс нь ногоон өнгө зонхилдог дэлхийнхээс ялгаатай нь цустай байдаг нь ойлгомжтой. улаан өнгө." Ангараг гариг дээр ургамал байхгүй, гадаргуу дээр бараан хэсгүүд харагдах нь шороон шуургатай холбоотой болохыг бид одоо мэдэж байна. Уэллс өөрөө Ангараг гарагийн өнгө нь түүний гадаргууг бүрхсэн ургамлаар тодорхойлогддоггүй гэдэгт итгэлтэй байсан.

Дэлхий дээр ч гэсэн фотосинтезийн организмууд зөвхөн ногооноор хязгаарлагдахгүй: зарим ургамал улаан навчтай, янз бүрийн замаг, фотосинтезийн бактери нь солонгын бүх өнгөөр гялалздаг. Нил ягаан өнгийн бактери нь харагдах гэрлээс гадна нарны хэт улаан туяаг ашигладаг. Тэгвэл бусад гаригуудад юу давамгайлах вэ? Мөн бид үүнийг хэрхэн харж чадах вэ? Хариулт нь харь гарагийн фотосинтез нь нарны цацрагийн шинж чанараараа ялгаатай одныхоо гэрлийг шингээх механизмаас хамаарна. Үүнээс гадна агаар мандлын өөр бүтэц нь гаригийн гадаргуу дээрх цацрагийн спектрийн найрлагад нөлөөлдөг.

М спектрийн ангиллын одод (улаан одой) бага зэрэг гэрэлтдэг тул тэдгээрийн ойролцоох Дэлхийтэй төстэй гаригууд дээрх ургамлууд гэрлийг аль болох их шингээхийн тулд хар өнгөтэй байх ёстой. Залуу М одод гарагуудын гадаргууг хэт ягаан туяагаар шатаадаг тул тэнд байгаа организмууд усан дээр амьдардаг байх ёстой. Манай нар бол G зэрэглэлийнх. Мөн F ангиллын оддын ойролцоо ургамал хэт их гэрэл хүлээн авдаг бөгөөд түүний ихэнх хэсгийг тусгах ёстой.

Бусад ертөнцөд фотосинтез ямар байхыг төсөөлөхийн тулд эхлээд ургамал дэлхий дээр үүнийг хэрхэн явуулдагийг ойлгох хэрэгтэй. Нарны гэрлийн энергийн спектр нь хөх-ногоон бүсэд дээд цэгтээ хүрдэг бөгөөд энэ нь эрдэмтэд ургамал яагаад хамгийн боломжтой ногоон гэрлийг шингээдэггүй, харин эсрэгээрээ үүнийг тусгадаг вэ? Фотосинтезийн үйл явц нь нарны энергийн нийт хэмжээнээс биш, харин бие даасан фотонуудын энерги, гэрлийг бүрдүүлдэг фотонуудын тооноос ихээхэн хамаардаг болох нь тогтоогдсон.

Цэнхэр фотон бүр улаанаас илүү их энерги агуулдаг боловч нар ихэвчлэн улааныг ялгаруулдаг. Ургамал цэнхэр фотоныг чанарын хувьд, улааныг тоо хэмжээгээрээ ашигладаг. Ногоон гэрлийн долгионы урт нь улаан, цэнхэр хоёрын хооронд яг оршдог боловч ногоон фотонуудын хүртээмж, эрчим хүчний хувьд ялгаатай байдаггүй тул ургамал үүнийг ашигладаггүй.

Фотосинтезийн явцад нэг нүүрстөрөгчийн атомыг (нүүрстөрөгчийн давхар исэл, CO₂) чихрийн молекулд дор хаяж найман фотон шаардлагатай бөгөөд усны молекул дахь устөрөгч-хүчилтөрөгчийн холбоог таслахад (H) шаардлагатай.₂О) - зүгээр л нэг. Энэ тохиолдолд чөлөөт электрон гарч ирэх бөгөөд энэ нь цаашдын урвалд шаардлагатай болно. Нийтдээ нэг хүчилтөрөгчийн молекул үүсэхийн тулд (О₂) ийм дөрвөн холбоог таслах шаардлагатай. Элсэн чихэр молекул үүсгэх хоёр дахь урвалын хувьд дор хаяж дөрвөн фотон шаардлагатай. Фотосинтезд оролцохын тулд фотон хамгийн бага энергитэй байх ёстой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Ургамал нарны гэрлийг шингээх арга нь үнэхээр байгалийн гайхамшгуудын нэг юм. Фотосинтезийн пигментүүд нь бие даасан молекул хэлбэрээр үүсдэггүй. Тэд тус бүр нь тодорхой долгионы урттай фотонуудыг хүлээн авахаар тохируулагдсан олон антенаас бүрдсэн кластеруудыг үүсгэдэг. Хлорофилл нь голчлон улаан, цэнхэр гэрлийг шингээдэг бол намрын навчийг улаан, шаргал өнгөтэй болгодог каротиноид пигментүүд нь өөр өөр цэнхэр өнгийг мэдэрдэг. Эдгээр пигментүүдийн цуглуулсан бүх энерги нь урвалын төвд байрлах хлорофилл молекулд хүрдэг ба тэнд ус хуваагдан хүчилтөрөгч үүсгэдэг.

Урвалын төв дэх молекулуудын цогцолбор нь улаан фотон эсвэл түүнтэй тэнцэх хэмжээний энергийг өөр хэлбэрээр хүлээн авсан тохиолдолд л химийн урвал явуулж чадна. Цэнхэр фотоныг ашиглахын тулд антенны пигментүүд нь 100,000 вольтын цахилгааны шугамыг 220 вольтын залгуур болгон бууруулдаг шиг антенны пигментүүд өндөр энергийг бага энерги болгон хувиргадаг. Цэнхэр фотон цэнхэр гэрлийг шингээж, энергийг молекул дахь электронуудын аль нэгэнд шилжүүлдэг пигмент рүү цохиход процесс эхэлдэг. Электрон анхны төлөвтөө буцаж ирэхдээ энэ энергийг ялгаруулдаг боловч дулаан, чичиргээний алдагдлаас болж шингэсэн хэмжээнээс бага байна.

Гэсэн хэдий ч пигмент молекул нь хүлээн авсан энергийг фотон хэлбэрээр биш, харин доод түвшний энергийг шингээх чадвартай өөр пигмент молекултай цахилгаан харилцан үйлчлэлийн хэлбэрээр өгдөг. Хариуд нь хоёр дахь пигмент нь бүр бага энерги ялгаруулдаг бөгөөд анхны цэнхэр фотоны энерги улаан өнгөтэй болтол энэ процесс үргэлжилнэ.

Урвалын төв нь каскадын хүлээн авах төгсгөлийн хувьд боломжтой фотонуудыг хамгийн бага эрчим хүчээр шингээхэд тохирсон байдаг. Манай гаригийн гадаргуу дээр улаан фотонууд хамгийн олон тоотой бөгөөд нэгэн зэрэг харагдах спектрийн фотонуудын дунд хамгийн бага энергитэй байдаг.

Гэхдээ усан доорх фотосинтезийн хувьд улаан фотонууд хамгийн элбэг байх албагүй. Фотосинтез хийхэд ашигладаг гэрлийн талбай нь гүнд ус, ууссан бодис, дээд давхарга дахь организмууд гэрлийг шүүж байх тусам өөрчлөгддөг. Үр дүн нь пигментийн багцын дагуу амьд хэлбэрүүдийн тодорхой давхаргажилт юм. Усны гүн давхаргаас үүссэн организмууд нь дээрх давхаргад шингээгүй өнгөний гэрэлд тохирсон пигментүүдтэй байдаг. Жишээлбэл, замаг ба цианид ногоон, шар өнгийн фотоныг шингээдэг фикоцианин ба фикоэритрин пигментүүд байдаг. Хүчилтөрөгчгүй (жишээ нь.хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй) бактери нь алс улаан ба ойрын хэт улаан туяаны (IR) бүсээс гэрлийг шингээдэг бактериохлорофилл бөгөөд зөвхөн усны гунигтай гүн рүү нэвтрэх чадвартай.

Бага гэрэлд дасан зохицсон организмууд өөрт байгаа бүх гэрлийг шингээхийн тулд илүү их ажиллах шаардлагатай байдаг тул илүү удаан ургадаг. Гэрэл ихтэй гаригийн гадаргуу дээр ургамал илүүдэл пигмент үүсгэх нь сул талтай тул өнгө сонгон хэрэглэдэг. Хувьслын ижил зарчмууд бусад гаригийн системд ч ажиллах ёстой.

Усны амьтад усаар шүүсэн гэрэлд дасан зохицдогтой адил хуурай газрын оршин суугчид агаар мандлын хийгээр шүүсэн гэрэлд дасан зохицсон байдаг. Дэлхийн агаар мандлын дээд хэсэгт 560-590 нм долгионы урттай шаргал өнгөтэй фотонууд хамгийн элбэг байдаг. Фотоны тоо урт долгион руу аажмаар буурч, богино долгион руу огцом тасардаг. Нарны гэрэл агаар мандлын дээд давхаргаар дамжин өнгөрөхөд усны уур нь 700 нм-ээс урт хэд хэдэн зурваст IR-г шингээдэг. Хүчилтөрөгч нь 687 ба 761 нм-ийн ойролцоо шингээх нарийн шугамыг үүсгэдэг. Хүн бүр озоныг мэддэг (Өө₃) стратосфер дэх хэт ягаан туяаг (хэт ягаан туяаны) идэвхтэй шингээдэг боловч спектрийн харагдах хэсэгт бага зэрэг шингэдэг.

Тиймээс манай агаар мандал нь цацраг туяа гаригийн гадаргуу дээр хүрэх цонхыг үлдээдэг. Үзэгдэх цацрагийн хүрээ нь цэнхэр талдаа богино долгионы мужид нарны спектрийг огцом таслах, озоны хэт ягаан туяаг шингээх зэргээр хязгаарлагддаг. Улаан хил нь хүчилтөрөгч шингээх шугамаар тодорхойлогддог. Үзэгдэх хэсэгт озон их хэмжээгээр шингэдэг тул фотонуудын дээд цэг нь шараас улаан руу шилждэг (ойролцоогоор 685 нм).

Ургамал нь хүчилтөрөгчөөр тодорхойлогддог энэ спектрт дасан зохицдог. Гэхдээ ургамал өөрөө агаар мандлыг хүчилтөрөгчөөр хангадаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Дэлхий дээр анхны фотосинтезийн организмууд гарч ирэхэд агаар мандалд хүчилтөрөгч бага байсан тул ургамал хлорофиллоос өөр пигмент хэрэглэх шаардлагатай болсон. Цаг хугацаа өнгөрсний дараа л фотосинтез нь агаар мандлын найрлагыг өөрчлөхөд хлорофилл нь хамгийн оновчтой пигмент болсон.

Фотосинтезийн найдвартай олдворууд нь ойролцоогоор 3.4 тэрбум жилийн настай боловч эртний чулуужсан үлдэгдэл нь энэ үйл явцын шинж тэмдгийг харуулж байна. Ус нь биохимийн урвалд сайн уусгагч, мөн агаар мандлын озоны давхарга байхгүй үед чухал ач холбогдолтой нарны хэт ягаан туяанаас хамгаалдаг тул анхны фотосинтезийн организмууд усан доор байх ёстой байв. Ийм организмууд нь хэт улаан туяаны фотоныг шингээдэг усан доорх бактери байв. Тэдний химийн урвал нь устөрөгч, устөрөгчийн сульфид, төмөр, гэхдээ ус биш; тиймээс тэд хүчилтөрөгч ялгаруулдаггүй байв. Зөвхөн 2, 7 тэрбум жилийн өмнө далай дахь цианобактери нь хүчилтөрөгч ялгарснаар хүчилтөрөгчийн фотосинтезийг эхлүүлсэн. Хүчилтөрөгчийн хэмжээ болон озоны давхарга аажмаар нэмэгдэж, улаан, хүрэн замаг гадаргуу дээр гарах боломжийг олгосон. Гүехэн усан дахь усны түвшин хэт ягаан туяанаас хамгаалахад хангалттай байх үед ногоон замаг гарч ирэв. Тэд цөөн тооны фикобилипротейнтэй байсан бөгөөд усны гадаргуугийн ойролцоо хурц гэрэлд илүү сайн зохицдог байв. Агаар мандалд хүчилтөрөгч хуримтлагдаж эхэлснээс хойш 2 тэрбум жилийн дараа ногоон замаг буюу ургамлын үр удам хуурай газар гарч ирэв.

Ургамлын аймаг ихээхэн өөрчлөлтийг авчирсан - олон янзын хэлбэрүүд хурдацтай нэмэгдэж байна: хөвд, элэгний өвсөөс эхлээд илүү их гэрлийг шингээдэг, цаг уурын өөр өөр бүсэд зохицсон өндөр титэм бүхий судасны ургамал хүртэл. Шилмүүст модны конус титэм нь нар тэнгэрийн хаяанаас бараг гардаггүй өндөр өргөрөгт гэрлийг үр дүнтэй шингээдэг. Сүүдэрт дуртай ургамал нь хурц гэрлээс хамгаалахын тулд антоцианин үүсгэдэг. Ногоон хлорофилл нь орчин үеийн агаар мандлын найрлагад сайн зохицсон төдийгүй манай гарагийг ногоон байлгахад тусалдаг. Хувьслын дараагийн алхам нь модны титэм дор сүүдэрт амьдардаг, ногоон, шар өнгийн гэрлийг шингээхийн тулд фикобилиныг ашигладаг организмд давуу тал өгөх боломжтой. Гэхдээ дээд давхаргын оршин суугчид ногоон хэвээр байх болно.

Дэлхийг улаанаар будна

Одон орон судлаачид бусад оддын систем дэх гаригууд дээрх фотосинтезийн пигментүүдийг хайж байхдаа эдгээр объектууд хувьслын янз бүрийн үе шатанд байгааг санах хэрэгтэй. Жишээлбэл, тэд 2 тэрбум жилийн өмнө дэлхийтэй төстэй гаригтай таарч магадгүй юм. Харь гаригийн фотосинтезийн организмууд нь хуурай газрын "хамаатан садны" шинж чанаргүй шинж чанартай байж болно гэдгийг санах нь зүйтэй. Жишээлбэл, тэд илүү урт долгионы фотоныг ашиглан усны молекулуудыг хуваах чадвартай.

Дэлхий дээрх хамгийн урт долгионы урттай организм бол 1015 нм орчим долгионы урттай хэт улаан туяаг ашигладаг нил ягаан өнгийн хүчилтөрөгчгүй бактери юм. Хүчилтөрөгчийн бичил биетүүдийн рекордыг эзэмшигч нь далайн цианобактери бөгөөд 720 нм-т шингэдэг. Физикийн хуулиар тогтоосон долгионы уртад дээд хязгаар байхгүй. Зүгээр л фотосинтезийн систем нь богино долгионтой харьцуулахад илүү олон тооны урт долгионы фотонуудыг ашиглах ёстой.

Хязгаарлах хүчин зүйл нь олон төрлийн пигмент биш, харин гаригийн гадаргуу дээр хүрч буй гэрлийн спектр бөгөөд энэ нь эргээд одны төрлөөс хамаардаг. Одон орон судлаачид оддыг өнгө, температур, хэмжээ, наснаас нь хамааруулан ангилдаг. Бүх одод хөрш зэргэлдээ гаригуудад амьдрал үүсч хөгжихөд хангалттай удаан байдаггүй. Одууд нь урт насалдаг (температурын бууралтын дарааллаар) спектрийн ангиллын F, G, K, M. Нар нь G ангилалд багтдаг. F ангиллын одод нарнаас том, илүү тод, тэд шатаж, илүү хурц гэрэл цацруулдаг. цэнхэр гэрэл ба 2 тэрбум жилийн дараа шатдаг. К, М ангиллын одод нь диаметрээрээ жижиг, бүдэг, улаан, урт наслалт гэж ангилдаг.

Од бүрийн эргэн тойронд "амьдралын бүс" гэж нэрлэгддэг тойрог зам байдаг бөгөөд энэ нь гаригууд шингэн ус оршин тогтноход шаардлагатай температуртай байдаг. Нарны аймгийн хувьд ийм бүс нь Ангараг болон дэлхийн тойрог замд хүрээлэгдсэн цагираг юм. Халуун F одод одноос илүү хол орших амьдралын бүстэй байдаг бол сэрүүн K ба M одод илүү ойр байдаг. F-, G-, K-оддын амьдралын бүсэд оршдог гаригууд нарнаас дэлхий хүлээн авдагтэй ижил хэмжээний харагдах гэрлийг хүлээн авдаг. Пигментүүдийн өнгө нь харагдахуйц хязгаарт шилжиж болох ч дэлхий дээрхтэй адил хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн үндсэн дээр амьдрал үүсч магадгүй юм.

Улаан одой гэгддэг М төрлийн одод нь манай Галактикийн хамгийн түгээмэл төрлийн од тул эрдэмтдийн сонирхлыг их татдаг. Тэд нарнаас мэдэгдэхүйц бага харагдахуйц гэрлийг ялгаруулдаг: тэдний спектрийн эрчимийн оргил нь ойрын IR-д тохиолддог. Шотландын Дандигийн их сургуулийн биологич Жон Равен, Эдинбургийн Хатан хааны ажиглалтын төвийн одон орон судлаач Рэй Волстенкрофт нар хэт улаан туяаны фотоныг ашиглан хүчилтөрөгчийн фотосинтезийг онолын хувьд боломжтой гэж үзжээ. Энэ тохиолдолд организмууд усны молекулыг задлахын тулд гурав, бүр дөрвөн IR фотон ашиглах шаардлагатай болдог бол хуурай газрын ургамал нь зөвхөн хоёр фотон ашигладаг бөгөөд үүнийг химийн бодисыг гүйцэтгэхийн тулд электрон руу энерги өгдөг пуужингийн алхамтай адилтгаж болно. урвал.

Залуу М одод зөвхөн усан доороос зайлсхийх боломжтой хэт ягаан туяаны хүчтэй туяаг харуулдаг. Гэхдээ усны багана нь спектрийн бусад хэсгийг шингээдэг тул гүнд байрлах организмууд гэрэлд маш их дутагдах болно. Хэрэв тийм бол эдгээр гараг дээр фотосинтез хөгжихгүй байж магадгүй юм. М одны нас ахих тусам ялгарах хэт ягаан туяаны хэмжээ буурч, хувьслын сүүлийн үе шатанд манай нарнаас ялгарах хэмжээ багасдаг. Энэ хугацаанд хамгаалалтын озоны давхарга байх шаардлагагүй бөгөөд гаригийн гадаргуу дээрх амьдрал хүчилтөрөгч үүсгэхгүй байсан ч цэцэглэн хөгжих боломжтой.

Тиймээс одон орон судлаачид одны төрөл, наснаас хамааран дөрвөн боломжит хувилбарыг авч үзэх хэрэгтэй.

Агааргүй далайн амьдрал. Гаригийн систем дэх од нь ямар ч төрлийн залуу байдаг. Организмууд хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй байж болно. Агаар мандал нь метан зэрэг бусад хийнээс бүрдэж болно.

Аэробик далайн амьдрал. Од ямар ч төрлийн залуу байхаа больсон. Агаар мандалд хүчилтөрөгч хуримтлуулахын тулд хүчилтөрөгчийн фотосинтез эхэлснээс хойш хангалттай хугацаа өнгөрчээ.

Аэробик газрын амьдрал. Од бол ямар ч төрлийн насанд хүрсэн. Газар нь ургамлаар бүрхэгдсэн байдаг. Дэлхий дээрх амьдрал яг энэ шатанд байна.

Агааргүй газрын амьдрал. Хэт ягаан туяаны цацраг султай бүдэг М од. Ургамал газар нутгийг бүрхсэн боловч хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй.

Мэдээжийн хэрэг, эдгээр тохиолдол бүрт фотосинтезийн организмын илрэл өөр өөр байх болно. Манай гарагийг хиймэл дагуулаас буудаж байсан туршлага нь дуран ашиглан далайн гүн дэх амьдралыг илрүүлэх боломжгүй гэдгийг харуулж байна: эхний хоёр хувилбар нь амьдралын өнгөт шинж тэмдгийг амладаггүй. Үүнийг олох цорын ганц боломж бол органик гаралтай агаар мандлын хийг хайх явдал юм. Тиймээс харь гаригийн амьдралыг хайж олохын тулд өнгөт аргыг ашиглаж буй судлаачид F, G, K оддын ойролцоох гаригууд эсвэл М оддын гаригууд дээрх хүчилтөрөгчийн фотосинтезтэй, гэхдээ ямар ч төрлийн фотосинтезтэй хуурай газрын ургамлыг судлахад анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй болно.

Амьдралын шинж тэмдэг

Ургамлын өнгөнөөс гадна амьдрал байгаагийн шинж тэмдэг байж болох бодисууд

Хүчилтөрөгч (О₂) ба ус (H₂О) … Амьгүй гариг дээр ч гэсэн эх одны гэрэл усны уурын молекулуудыг устгаж, агаар мандалд бага хэмжээний хүчилтөрөгч үүсгэдэг. Гэхдээ энэ хий нь усанд хурдан уусдаг бөгөөд чулуулаг, галт уулын хийг исэлдүүлдэг. Тиймээс, шингэн устай гариг дээр их хэмжээний хүчилтөрөгч ажиглагдвал энэ нь нэмэлт эх үүсвэрүүд, магадгүй фотосинтез үүсгэдэг гэсэн үг юм.

Озон (О₃) … Дэлхийн стратосфер дэх хэт ягаан туяа нь хүчилтөрөгчийн молекулуудыг устгадаг бөгөөд тэдгээр нь нэгдэж озон үүсгэдэг. Шингэн устай хамт озон нь амьдралын чухал үзүүлэлт юм. Хүчилтөрөгч харагдахуйц спектрт харагддаг бол озон нь хэт улаан туяанд харагддаг бөгөөд үүнийг зарим дурангаар илрүүлэхэд хялбар байдаг.

Метан (CH₄) нэмэх хүчилтөрөгч, эсвэл улирлын мөчлөг … Хүчилтөрөгч ба метан хоёрын хослолыг фотосинтезгүйгээр олж авахад хэцүү байдаг. Метан хийн агууламжийн улирлын хэлбэлзэл нь мөн амьдралын баталгаатай шинж тэмдэг юм. Үхсэн гариг дээр метаны агууламж бараг тогтмол байдаг: нарны гэрэл молекулуудыг задлах үед л аажмаар буурдаг.

Хлорометан (CH₃Cl) … Дэлхий дээр энэ хий нь ургамлыг шатаах (гол төлөв ойн түймэрт) болон далайн усан дахь планктон, хлорын нарны гэрэлд өртөх замаар үүсдэг. Исэлдэлт нь түүнийг устгадаг. Гэхдээ М оддын харьцангуй сул ялгарал нь энэ хий нь бүртгүүлэхэд бэлэн байгаа хэмжээгээр хуримтлагдах боломжийг олгодог.

Азотын исэл (N₂О) … Организм задрахад азот нь исэл хэлбэрээр ялгардаг. Энэ хийн биологийн бус эх үүсвэр нь маш бага юм.

Хар бол шинэ ногоон

Гаригийн шинж чанараас үл хамааран фотосинтезийн пигментүүд нь дэлхий дээрхтэй ижил шаардлагыг хангасан байх ёстой: хамгийн богино долгионы урттай (өндөр энергитэй), хамгийн урт долгионы урттай (урвалын төв ашигладаг) эсвэл хамгийн боломжтой фотонуудыг шингээдэг. Одны төрөл нь ургамлын өнгийг хэрхэн тодорхойлдогийг ойлгохын тулд янз бүрийн мэргэжлийн судлаачдын хүчин чармайлтыг нэгтгэх шаардлагатай байв.

Оддын гэрэл өнгөрч байна

Ургамлын өнгө нь одон орон судлаачдын хялбархан ажиглаж чадах оддын гэрлийн спектр, мөн агаар, усны гэрлийн шингээлт зэргээс хамаардаг бөгөөд үүнийг зохиогч болон түүний хамтрагчид агаар мандлын боломжит найрлага, амьдралын шинж чанарт үндэслэн загварчилсан байдаг. "Шинжлэх ухааны ертөнцөд" зураг

Берклигийн Калифорнийн Их Сургуулийн одон орон судлаач Мартин Коэн F од (Bootes sigma), K од (epsilon Eridani), идэвхтэй асаж буй М од (AD Leo) болон таамаглалтай тайван М одны тухай мэдээлэл цуглуулсан. -3100 ° C температуртай од. Мехико хотын Үндэсний автономит их сургуулийн одон орон судлаач Антигона Сегура эдгээр оддын эргэн тойрон дахь амьдралын бүс дэх дэлхийтэй төстэй гаригуудын үйлдлийг компьютерийн загварчлалаар хийжээ. Аризонагийн их сургуулийн Александр Павлов, Пенсильванийн их сургуулийн Жеймс Кастинг нарын загваруудыг ашиглан Сегура оддын цацраг туяа нь гаригийн агаар мандлын боломжит бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй (галт уулууд дэлхий дээрхтэй ижил хий ялгаруулдаг гэж үзвэл) харилцан үйлчлэлийг судалжээ. хүчилтөрөгчийн дутагдалтай, дэлхийнхтэй ойролцоо агууламжтай агаар мандлын химийн найрлагыг тодорхойлох.

Сегурагийн үр дүнг ашиглан Лондонгийн их сургуулийн коллежийн физикч Жованна Тинетти Калифорниа мужийн Пасадена дахь тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лабораторид Дэвид Криспийн загварыг ашиглан гаригийн агаар мандалд цацраг шингээлтийг тооцоолсон бөгөөд энэ нь Ангараг гаригт нисдэг төхөөрөмж дээрх нарны хавтангийн гэрэлтүүлгийг тооцоолоход ашигласан юм. Эдгээр тооцоог тайлбарлахын тулд Райсын их сургуулийн микробиологич Жанет Сиферт, Сент-Луис дахь Вашингтоны их сургуулийн биохимич Роберт Бланкеншип, Урбана дахь Иллинойсын их сургуулийн Говинджи, гариг судлаач, Шампейн (Виктория Медоуз) гэсэн таван шинжээчийн хамтын хүчин чармайлт шаардагдана. мөн би НАСА-гийн Годдард сансрын судалгааны хүрээлэнгийн биологич.

451 нм өндөртэй цэнхэр туяа голдуу F ангиллын оддын ойролцоох гаригуудын гадаргууд хүрдэг гэж бид дүгнэсэн. К-оддын ойролцоо оргил нь 667 нм өндөрт байрладаг бөгөөд энэ нь дэлхий дээрх нөхцөл байдалтай төстэй спектрийн улаан бүс юм. Энэ тохиолдолд озон чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд F одны гэрлийг илүү хөхрүүлж, К одны гэрлийг одоогийнхоос илүү улаан болгодог. Энэ тохиолдолд фотосинтез хийхэд тохиромжтой цацраг нь дэлхий дээрх шиг спектрийн харагдах хэсэгт оршдог нь харагдаж байна.

Тиймээс F, K оддын ойролцоох гариг дээрх ургамал нь дэлхий дээрхтэй бараг ижил өнгөтэй байж болно. Харин F оддын хувьд эрчим хүчээр баялаг цэнхэр фотонуудын урсгал хэт хүчтэй байдаг тул ургамал нь антоцианин гэх мэт хамгаалалтын пигментүүдийг ашиглан тэдгээрийг дор хаяж хэсэгчлэн тусгах ёстой бөгөөд энэ нь ургамлыг хөхөвтөр өнгө өгөх болно. Гэсэн хэдий ч тэд зөвхөн цэнхэр фотонуудыг фотосинтезд ашиглах боломжтой. Энэ тохиолдолд ногооноос улаан хүртэлх бүх гэрлийг тусгах ёстой. Энэ нь туссан гэрлийн спектрийн өвөрмөц цэнхэр таслалтыг бий болгоно, үүнийг дурангаар хялбархан харж болно.

М оддын температурын өргөн хүрээ нь тэдний гаригуудад янз бүрийн өнгийг санал болгодог. Тайван М одыг тойрон эргэдэг гариг нь нарнаас дэлхийн энергийн талыг хүлээн авдаг. Хэдийгээр энэ нь зарчмын хувьд амьдралд хангалттай байдаг - энэ нь дэлхий дээрх сүүдэрт дуртай ургамлуудад шаардагдах хэмжээнээс 60 дахин их юм - эдгээр одноос ирж буй фотонуудын ихэнх нь спектрийн ойрын IR бүсэд хамаардаг. Гэвч хувьсал нь харагдахуйц болон хэт улаан туяаны гэрлийн бүх спектрийг мэдрэх олон төрлийн пигментүүдийг бий болгоход хүргэх ёстой. Бараг бүх цацрагаа шингээдэг ургамлууд хар өнгөтэй ч харагддаг.

Жижиг ягаан цэг

Дэлхий дээрх амьдралын түүхээс харахад F, G, K ангиллын оддын ойролцоох гаригууд дээрх далайн анхны фотосинтезийн организмууд хүчилтөрөгчгүй анхдагч агаар мандалд амьдарч, хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн системийг хөгжүүлж, улмаар хуурай газрын ургамал үүсэхэд хүргэдэг болохыг харуулж байна.. М ангиллын оддын нөхцөл байдал илүү төвөгтэй байдаг. Бидний тооцооллын үр дүнд фотосинтезийн хамгийн тохиромжтой газар нь усан дор 9 м-ийн гүнд оршдог болохыг харуулж байна: энэ гүний давхарга нь сүйтгэгч хэт ягаан туяаг хадгалдаг боловч хангалттай харагдахуйц гэрлийг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Мэдээжийн хэрэг, бид эдгээр организмуудыг дурангаараа анзаарахгүй, гэхдээ тэд хуурай газрын амьдралын үндэс болж чадна. Зарчмын хувьд М оддын ойролцоох гаригуудад янз бүрийн пигмент ашиглан ургамлын амьдрал дэлхий дээрхтэй адил олон янз байж болно.

Гэхдээ ирээдүйн сансрын дуран нь эдгээр гаригууд дээрх амьдралын ул мөрийг харах боломжийг бидэнд олгох уу? Хариулт нь манай гариг дээрх усны гадаргуу ба газрын харьцаа ямар байхаас хамаарна. Эхний үеийн телескопуудад гаригууд цэг мэт харагдах бөгөөд тэдгээрийн гадаргууг нарийвчлан судлах боломжгүй юм. Эрдэмтдийн олж авах зүйл бол ойсон гэрлийн нийт спектр юм. Тинетти өөрийн тооцоололд үндэслэн энэ спектрийн ургамлыг тодорхойлохын тулд манай гарагийн гадаргуугийн 20-иос доошгүй хувь нь ургамалаар бүрхэгдсэн хуурай газар байх ёстой бөгөөд үүлээр бүрхэгдээгүй байх ёстой гэж үздэг. Нөгөөтэйгүүр, далайн талбай томрох тусам далайн фотосинтез үүсгэгчид агаар мандалд илүү их хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Тиймээс пигментийн биоиндикаторууд илүү тод байх тусам хүчилтөрөгчийн биоиндикаторуудыг анзаарах нь илүү хэцүү байдаг ба эсрэгээр. Одон орон судлаачид аль нэгийг нь эсвэл нөгөөг нь илрүүлэх боломжтой, гэхдээ хоёуланг нь илрүүлэхгүй.

Гариг хайгчид

Европын сансрын агентлаг (ESA) ойрын 10 жилд хуурай газрын экзоланетуудын спектрийг судлах зорилгоор Дарвин сансрын хөлгийг хөөргөхөөр төлөвлөж байна. Хэрэв агентлаг санхүүжүүлбэл НАСА-гийн Дэлхий шиг гариг хайгч ч мөн адил үйл ажиллагаа явуулах болно. ESA-аас 2006 оны 12-р сард хөөргөсөн COROT сансрын хөлөг болон НАСА-аас 2009 онд хөөргөхөөр төлөвлөж буй Кеплер сансрын хөлөг нь оддын өмнө дэлхийтэй төстэй гаригууд өнгөрч байхад гэрэл гэгээ бага зэрэг буурч байгааг хайх зорилготой юм. НАСА-гийн SIM сансрын хөлөг гаригуудын нөлөөгөөр оддын сул чичиргээг хайх болно.

Хэцүү нөхцөлд бараг л үлддэг чулуужсан олдвор, микробууд төдийгүй бусад гаригуудад амьдрал байгаа нь ойрын ирээдүйд илчлэгдэж магадгүй юм. Гэхдээ бид хамгийн түрүүнд ямар оддыг судлах ёстой вэ? М оддын хувьд онцгой ач холбогдолтой оддын ойролцоо байрлах гаригуудын спектрийг бид бүртгэж чадах болов уу? Манай телескопууд ямар зайд, ямар нарийвчлалтайгаар ажиглах ёстой вэ? Фотосинтезийн үндсийг ойлгох нь бидэнд шинэ багаж бүтээх, хүлээн авсан өгөгдлийг тайлбарлахад тусална. Ийм нарийн төвөгтэй асуудлыг зөвхөн янз бүрийн шинжлэх ухааны уулзвар дээр шийдэж болно. Одоогоор бид замын эхэнд л байна. Харь гаригийн амьдралыг хайж олох боломж нь бид дэлхий дээрх амьдралын үндсийг хэр гүн гүнзгий ойлгож байгаагаас хамаарна.