新浪科技訊 北京時(shí)間11月11日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，卡爾·薩根將地球稱(chēng)為“暗淡藍(lán)點(diǎn)”，但使地球如此獨(dú)一無(wú)二的顏色其實(shí)不是藍(lán)色、而是綠色。

　　地球表面被綠色植被和藍(lán)藻細(xì)菌覆蓋，它們可以吸收大量紅光，同時(shí)反射大量來(lái)自太陽(yáng)的可見(jiàn)光與紅外光。植物反射的光線與吸收的光線之間的這種反差形成了所謂的“紅邊”效應(yīng)，成為了地球生命獨(dú)有的一項(xiàng)特征。我們可以在地球的天體光譜中觀察到紅邊的存在。由于植物會(huì)吸收大量紅光，但極少吸收紅外光，因此該波段的光譜曲線會(huì)呈現(xiàn)出一道“陡坡”。地球上方的衛(wèi)星會(huì)利用這一特征追蹤植被生長(zhǎng)狀態(tài)，天體生物學(xué)家或許也可以在其它行星上尋找這種特征，將其作為生命存在的跡象之一。

　　在《天文學(xué)與太空科學(xué)前沿》最近刊登的一項(xiàng)新研究中，科學(xué)家利用了多種光合作用的化學(xué)與物理模型，找到了在不同恒星周?chē)?、最適宜植物吸收的最佳波長(zhǎng)。

　　地球上的生命通過(guò)一種名叫“葉綠素a”的化學(xué)物質(zhì)與陽(yáng)光進(jìn)行互動(dòng)。該物質(zhì)可以捕捉光線、用于光合作用。它們吸收的光線可以被植物用作生物過(guò)程中所需的能量。生物學(xué)家認(rèn)為，植物之所以依賴(lài)葉綠素a，是因?yàn)樗苁箯年?yáng)光中吸收的能量最大化，同時(shí)使進(jìn)行光合作用所需的能量最小化，從而使植物的能量產(chǎn)出率達(dá)到最高水平。

　　但如果太陽(yáng)發(fā)出的光線顏色不同呢？葉綠素a還會(huì)是最適合這項(xiàng)任務(wù)的化學(xué)物質(zhì)嗎？大概率不會(huì)，因?yàn)橐蕾?lài)其它恒星生長(zhǎng)的植物也需要根據(jù)對(duì)應(yīng)的光線進(jìn)行調(diào)整，盡可能增大能量效率。這就意味著，如果我們要在其它恒星周?chē)男行巧蠈ふ壹t邊效應(yīng)，很可能會(huì)一無(wú)所獲，因?yàn)檫@些行星上不一定是“紅”邊，可能是藍(lán)邊，可能是另一種色調(diào)的紅邊，甚至可能不在可見(jiàn)光范圍內(nèi)。

圖中可以看出不同恒星周?chē)参镂盏哪姆N光線最多。其中F型恒星最明亮，M型恒星最黯淡。

　　這項(xiàng)新研究的研究人員由NASA艾姆斯研究中心、NASA戈達(dá)德太空飛行中心、以及華盛頓大學(xué)的科學(xué)家構(gòu)成。他們考慮了多種因素，比如恒星光線中各個(gè)波長(zhǎng)上的光量、類(lèi)似地球的大氣造成的影響、以及細(xì)胞進(jìn)行光合作用的能量消耗。他們的目標(biāo)是，弄清未來(lái)的望遠(yuǎn)鏡是否應(yīng)當(dāng)將“紅”邊視為系外生命存在的跡象、對(duì)其展開(kāi)搜尋。

　　利用一系列化學(xué)與物理方程，他們建立了多個(gè)模型，確定不同類(lèi)型恒星周?chē)参镞M(jìn)行光合作用的最佳波長(zhǎng)。然后將這些模型的結(jié)果與地球植被相比較，重建了菠菜等植物的吸收光譜。通過(guò)將這些模型套用到菠菜等我們熟知的植物上，他們可以檢驗(yàn)自己的計(jì)算正確與否。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在比太陽(yáng)更明亮、更熾熱的恒星周?chē)ū热鐪囟缺忍?yáng)高一半的F型恒星，植物傾向于吸收能量更高的光線，從而產(chǎn)生“藍(lán)邊”；而在溫度比太陽(yáng)低的恒星周?chē)ū热鏚型和M型恒星），植物吸收的則主要是能量較低的光線，產(chǎn)生的邊顏色更紅、甚至接近紅外光。

　　有趣的是，除了溫度最低的一類(lèi)恒星之外（溫度只有太陽(yáng)的一半、甚至更低），這些模型產(chǎn)生的邊全部處于可見(jiàn)光范圍內(nèi)。雖然光譜范圍很大，但最適合植物產(chǎn)生能量的光線依然集中在小小的可見(jiàn)光波段。研究人員在模型中還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在哪種恒星周?chē)?，植物的生長(zhǎng)都不會(huì)受能量多少的限制，反倒是土地、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等因素造成的影響更大些。

　　這些模型在此前研究的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)?？茖W(xué)家此前認(rèn)為，利用不同類(lèi)型恒星的詳細(xì)光譜，恒星發(fā)出的光線可以建立為一個(gè)簡(jiǎn)單的曲線模型。此外，他們之前一直在地球大氣的基礎(chǔ)上進(jìn)行推斷，但系外行星的大氣成分可能與地球截然不同。由于大氣會(huì)吸收恒星發(fā)出的部分光線，大氣也會(huì)對(duì)行星表面植物吸收的光線造成影響。

　　雖然還有更多、更復(fù)雜的因素可以添加到這些模型中，比如不同的大氣成分、不同的葉片形狀等，但此次研究已經(jīng)為搜索外星植物奠定了很好的基礎(chǔ)。在未來(lái)幾十年間，利用HabEx和LUVOIR等下一代太空望遠(yuǎn)鏡，這些信息說(shuō)不定真的能幫助科學(xué)家找到外星植被。這兩臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡應(yīng)當(dāng)能為我們提供類(lèi)地行星的大氣光譜信息，甚至還可能在系外行星上發(fā)現(xiàn)紅邊（或藍(lán)邊）效應(yīng)。

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