Kolory mikroorganizmów żyjących w chmurach wysoko na niebie zostały zmierzone po raz pierwszy, dając naukowcom wskazówki, które mogą pomóc nam odkryć życie na innych planetach.
Znaleziono różnorodne mikroorganizmy żyjące wysoko w atmosferze Ziemi w stężeniach do 100 000 mikroorganizmów na metr sześcienny i wiadomo, że odgrywają one rolę w tworzeniu chmur.
Te organizmy wytwarzają pigmenty, aby chronić się przed silnym promieniowaniem ultrafioletowym na ekstremalnych wysokościach.
Jeśli podobne formy życia powietrznego istnieją w atmosferze innych planet, będziemy mogli je zauważyć z daleka, analizując długości fal lub spektra światła, które odbijają te planety – mówi Ligia Coelho z Uniwersytetu Cornell w stanie Nowy Jork.
„Biopigmenty są silnym i zaskakująco uniwersalnym biosygnałem” – mówi Coelho. „Ponieważ UV jest uniwersalnym stresorem dla życia na każdej planecie z gwiazdą, uzasadnione jest, że odbijające pigmenty pełniące tę samą funkcję mogą ewoluować również gdzie indziej.”
Aby dowiedzieć się więcej o barwach mikroorganizmów powietrznych na Ziemi, Coelho hodowała mikroorganizmy zebrane przez Brenta Christnera na Uniwersytecie Florydy i jego kolegów. Zespół Christnera użył balonu z helem, aby złapać mikroorganizmy na klejących prętach między 3 a 38 kilometrami nad powierzchnią Ziemi.
Zespół Coelho zmierzył spektra odbijające związki barwne wytworzone przez mikroorganizmy. Wygenerowano różnorodne kolory żółte, pomarańczowe i różowe, stworzone przez pigmenty karotenoidowe, takie jak beta-karoten, który występuje także w marchewce.
Na koniec zespół modelował, jak te spektra różniłyby się na światach o różnych warunkach środowiskowych – takich jak planety bardziej wilgotne lub bardziej suche.
„Po raz pierwszy posiadamy teraz rzeczywiste spektra odbijające zabarwione mikroorganizmy z atmosfery, które można wykorzystać jako dane referencyjne do modelowania i wykrywania życia w chmurach” – twierdzi Coelho.
Astronomowie już szukają dowodów na życie poza naszym układem słonecznym, analizując światło odbijane przez planety. To może ujawnić sygnatury chemiczne gazów w atmosferze, takie jak tlen i metan, które mogą być produkowane przez organizmy żywe, lub oznaki życia na powierzchni, takie jak zielony chlorofil wytwarzany przez rośliny lub mikroorganizmy.
Do tej pory chmury otaczające egzoplanety uważano za przeszkodę, ponieważ zasłaniają zarówno biosygnatury atmosferyczne, jak i powierzchniowe.
„Nasze symulacje planetarne pokazują, że jeśli chmury planety miałyby wysokie stężenia tych mikroorganizmów, ich spektra potencjalnie by się zmieniły w sposób wykrywalny” – mówi Coelho.
Przyszłe teleskopy kosmiczne, takie jak proponowany przez NASA Obserwatorium Świata Nadającego się do Zamieszkania, mogłyby zwiększyć naszą zdolność do poszukiwania życia w innych systemach gwiazdowych.
Jednak nawet przy bardziej zaawansowanych instrumentach stężenia mikroorganizmów powietrznych musiałyby być bardzo wysokie, abyśmy mogli je wykryć z takich dużych odległości. Stężenia tych mikroorganizmów w atmosferze Ziemi są obecnie daleko poniżej obecnych progów detekcji” – mówi Coelho.
„Na podstawie rozdzielczości oczekiwanej dla Obserwatorium Świata Nadającego się do Zamieszkania NASA, jednego, którego modelowaliśmy w tej studi, potrzebowalibyśmy gęstości komórek mikroorganizmów porównywalnych z tymi znalezionymi w roślinnościach w oceanicznych zakwitach, które faktycznie są wykrywalne z kosmosu.”
Clare Fletcher na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Australii mówi, że poszukiwanie karotenoidów wytwarzanych przez mikroorganizmy stratosferyczne oraz chlorofilu wytwarzanego przez rośliny może być pomocne. „Jednak zakłada to, że życie na tych egzoplanetach byłoby podobne do życia na Ziemi, co niekoniecznie musi być prawdą” – twierdzi.
Peter Tuthill na Uniwersytecie Sydney w Australii mówi, że sceptycznie podchodzi do tego, czy biosygnatury stratosferyczne zidentyfikowane przez badanie będą przydatne w poszukiwaniu życia na innych planetach. „Cieszę się, że nie muszę projektować instrumentu, aby wyłapać tę biosygnaturę z hałasu na odległości 20 parseków” – mówi.
