为什么外星生命可能是紫色的？

为什么外星生命可能是紫色的？

在探索外星生命的可能性时，科学家们往往将目光投向那些与地球生命相似的特征。然而，康奈尔大学的最新研究却提出了一个令人兴奋的新视角：外星生命可能呈现出紫色。这一发现不仅拓宽了我们对外星生命的想象空间，更为未来寻找地外生命提供了新的方向。

「生物充满了多样性。」这篇论文的共同作者——康奈尔大学天文学家丽莎·卡坦奈格（Lisa Kaltenegger）说，她最近刚出版了一本有关系外行星的新书。「我们不该只是因为这颗行星不是绿色，而错过它。」

为什么是紫色呢？

在地球拥有今日的蓊绿森林和鲜绿藻类繁生之前，曾经是一个难以生存之地。那时的地球没什么氧气，而且气温非常高。

但像紫色细菌这样的生物，却能在如此恶劣的条件下繁衍生息。紫色细菌不使用「叶绿素」这种现今大多植物用以行光合作用的绿色胞器，而是使用「菌绿素」和「类胡萝卜素」，这让它们可以在弱光和低氧环境下行光合作用。

2023 年1 月，德国锡贝斯（Sibbesse）附近的希尔德斯海姆森林（Hildesheim Forest）里，小池塘里的水闪烁着紫色光芒。下萨克森邦水利署（Lower Saxony State Agency for Water Management）的专家怀疑，变色的原因源自微生物，而这种微生物很可能就是紫色细菌。PHOTOGRAPH BY JULIAN STRATENSCHULTE, PICTURE ALLIANCE/GETTY IMAGES

此篇研究的共同作者——康奈尔大学微生物学家李杰亚·丰塞卡·科尔贺（Ligia Fonseca Coelho）解释：「因此，你甚至可以想象在另一个时间点——像是更早期——的地球，可能因为拥有大量紫色细菌而呈现紫色，因为当时的环境适合这样的生物生存繁衍。」

换句话说，可能有紫色行星存在。

事实上，根据科学家的推测，早期的地球可能就是紫色的。2018年的一篇研究指出，在地球充满氧气之前，可能有大量紫色古菌微生物，利用称为「视黄醛」的分子进行光合作用。这篇论文的主要作者——马里兰大学生物学家希拉迪亚·达萨马（Shiladitya DasSarma）表示：「这项新研究让带有紫色特征的生命形式有更多可能性。」

现在，科学家在这篇最新论文中，又新增了从沼泽和湖泊等地收集的20种紫色细菌的光谱数据。研究团队测量细菌的反射光波长，并模拟如果在遥远的行星上有这些细菌，我们所看到的样子。

研究团队在数据库中新增这些光谱特徵。卡坦奈格表示，这些数据都已經公開，科學家可以在他們的研究中尋找是否有這些特徵存在。

适居行星的特征

天文学家使用称为「生物特征」的标记，来寻找其他行星上的生命，而行星表面的顏色就是其中一種。為了要看到行星表面的顏色，天文學家得要利用一種特殊的「反射光譜」技術。

「我們無法使用現有的望遠鏡來完成此類觀測，」並未參與這項研究的加州大學河濱分校天文學家愛德華．施維特曼（Edward Schwieterman）說。像是詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope），就只能探測系外行星大氣中的生物特徵，例如是否含有氧氣、甲烷或其他氣體，卻無法測量來自行星表面的反射光。

達薩馬對此表示同意：「最困難的地方是要把實驗室的研究內容轉化為天文觀測。」

科學家希望這項新研究能為即將上線的計畫提供寶貴資訊，像是預定於2030年底上線的智利「極大望遠鏡」（Extremely Large Telescope）和美國航太總署（NASA）「適居世界天文臺」（Habitable Worlds Observatory），它們的目標就是拍攝來自行星表面的影像。

同時擔任適居世界天文臺生物特徵工作小組成員的施維特曼表示：「這促使我們確保未來的任務能夠檢測這些特徵。」

外星生物多样性

了解地球上的紫色生命，也拓展了科学家对其他星球上生命的认知。许多适居的岩质行星绕着称为「红太阳」的恒星旋转，这是指相较于太阳系「黄太阳」的较小较暗版本，而紫色生物能利用红太阳发出的较低能量射线。

「其实黄太阳是数量最多的一类恒星，」科尔贺说。：「这也就是为什么紫色模型也很重要，因为它们填补了生命类型上的空白，这些生命实际上可以在这些数量众多的恒星周围的行星上繁衍生息。」

同时，康奈尔大学的科学家正继续扩充他们的颜色和生物特征数据库，研究可在不同极端条件下生存的其他生命形式。

卡坦奈格解释：「我们的地球拥有这种生命。如果你把这想象成一个巨大的谜题，我们正尝试找出那些更可能存在我们可识别行星周围的谜题。」

「我们拥有令人惊叹的生物多样性，我们得要研究它们，以作为寻找其他行星生命的工具，」科尔贺说：「天文研究也需要考量生物多样性。」