يعد التمثيل الضوئي أحد أهم التفاعلات الكيميائية للحياة على الأرض. باستخدامه تنتج النباتات
أساس الحياة
تستخدم معظم النباتات الكلوروفيل كمادةجزء من عملية البناء الضوئي . إنه يعكس الضوء الأخضر بينما يمتص اللون الأحمر والأزرق. هذا على الرغم من أن ضوء الشمس الأكثر كثافة يقع في الجزء الأخضر من الطيف. يعود الأمر كله إلى مادة كيميائية تعرف باسم الشبكية. يمتص اللون الأخضر ويعكس اللون الأحمر والأزرق. إذا استخدمت النباتات الريتينال بدلاً من الكلوروفيل، فإن معظم النباتات ستكون أرجوانية.
بعض البكتيريا تستخدمها ، لكن اتضحأن الكلوروفيل أكثر فعالية في ضوء الشمس. ربما استخدمت الحياة المبكرة شبكية العين ، وهي جزيء أبسط ، قبل "معرفة" كيفية استخدام الكلوروفيل.
ما المشكلة؟
تعتبر عملية التمثيل الضوئي مثالية لكوكبيدور حول نجم أصفر لامع مثل شمسنا، التي ينبعث معظم ضوءها في الطيف المرئي. لكن مثل هذه النجوم تشكل أقل من 8% من نجوم التسلسل الرئيسي في مجرتنا. لكن الأقزام الحمراء تشكل 75% من نجوم التسلسل الرئيسي.
القزم الأحمر. الصورة: ناسا / والت فيمر
المشكلة هي أنه حسب الإحصائيات.تدور الغالبية العظمى من الكواكب الصالحة للسكن حول مثل هذه النجوم. والأقزام الحمراء أصغر بكثير وأكثر برودة من شمسنا، ومعظم الضوء الذي تنبعث منه يقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء. إنه لطيف ودافئ (مثل بعض المدافئ في منازلنا)، ولكن هل يوفر الدفعة اللازمة لعملية التمثيل الضوئي؟ وهذا بالضبط ما حاول العلماء اكتشافه.
ماذا فعل العلماء؟
ولهذا الغرض، أنشأ العلماء الإيطاليون جهاز محاكاةضوء النجوم (في الصورة أدناه). هذه مجموعة من مصابيح LED التي تحاكي طيف القزم الأحمر. وبشكل عام يستطيع الجهاز إظهار أطياف أنواع النجوم المختلفة. لكن الأقزام الحمراء شائعة جدًا لدرجة أنها تمت دراستها أولاً.
محاكاة ضوء النجوم (يسار) والإضاءة (يمين). الائتمان: La Rocca et al.
ثم، في ظروف المختبر، خلق العلماءتمت إضافة جو ربما كان نموذجيًا لعالم صالح للسكن في وقت مبكر مع بعض البكتيريا وإضاءته بضوء النجوم المحاكى.
كيف كانت التجربة؟
وللتجربة استخدم العلماءالبكتيريا الزرقاء. لقد اخترنا ممارسة الجنس عليها لأنها من أولى أنواع الكائنات الحية على الأرض التي استخدمت عملية التمثيل الضوئي لإنتاج الأكسجين. كما أنها جيدة بشكل خاص للبقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية.
مقارنة طيف الشمس بطيف القزم الأحمر من الفئة M.
الائتمان: T. Roger / Europlanet 2024 RI
اتضح أن البكتيريا الزرقاء ازدهرتونمت تحت الأشعة تحت الحمراء للقزم الأحمر. ولذلك "عقد" العلماء المشكلة وأعادوا التجربة مع الطحالب الحمراء والخضراء. كلا تعاملت وازدهرت!
البكتيريا الزرقاء في بركة مزهرة. الصورة: en.freepik.com
وهكذا، على الرغم من أن الأقزام الحمراء لا تبعث نوع الضوء الذي أدى إلى تطور عملية التمثيل الضوئي، إلا أن الكائنات الأرضية يمكن أن تعيش تحت ضوء القزم الأحمر.
ماذا يعني كل هذا؟
تعتبر نتائج الدراسة بمثابة أخبار رائعة للعلماء الذين يبحثون عن حياة خارج كوكب الأرض. ربما الأقزام الحمراء ليست ميؤوس منها.
ومع ذلك، هناك مشاكل أخرى مع هذهالنجوم الذين "يفسدون كل شيء". تبعث الأقزام الحمراء مشاعل قوية يمكنها تجريد الكواكب القريبة من غلافها الجوي. ونتيجة لذلك، فإنها قد تفقد الموارد الأساسية اللازمة للكائنات المعقدة. ومع ذلك، فإن مؤلفي الدراسة مليئون بالتفاؤل، حيث تلقي أبحاثهم الضوء على فهمنا للحياة على الكواكب الأخرى.
قراءة المزيد:
المنجنيق يرسل أقمار ناسا إلى السماء
عاصفة مغناطيسية عملاقة تقترب من الأرض
أعد تكوين الشمس على الأرض: كيف حل الفيزيائيون المشكلة الرئيسية للاندماج الحراري النووي
على الغلاف:تصور فني لنظام Gliese 887، مع وجود كوكبين أرضيين فائقين مكتشفين حديثًا يدوران حول نجم قزم أحمر على بعد 11 سنة ضوئية من الشمس. حقوق الصورة: مارك جارليك