Fotosynthese is een van de belangrijkste chemische reacties voor het leven op aarde. Door het te gebruiken produceren planten
De basis van het leven
De meeste planten gebruiken chlorofyl alsonderdeel van het fotosyntheseproces. Het reflecteert groen licht en absorbeert rood en blauw. Dit ondanks het feit dat het meest intense licht van de zon zich in het groene deel van het spectrum bevindt. Het is allemaal te danken aan een chemische stof die bekend staat als retinal. Het absorbeert groen en reflecteert rood en blauw. Als planten retinaal zouden gebruiken in plaats van chlorofyl, zouden de meeste planten paars zijn.
Sommige bacteriën gebruiken het, maar het blijktdat chlorofyl effectiever is voor zonlicht. Het is mogelijk dat in het vroege leven retinal werd gebruikt, wat een eenvoudiger molecuul is, voordat we 'uitzochten' hoe we chlorofyl moesten gebruiken.
Wat is het probleem?
Fotosynthese is ideaal voor een planeet diedraait rond een heldergele ster zoals onze zon, die het grootste deel van zijn licht in het zichtbare spectrum uitzendt. Maar zulke sterren vormen minder dan 8% van de hoofdreekssterren in onze Melkweg. Maar rode dwergen vormen 75% van de hoofdreekssterren.
Rode dwerg. Foto: NASA/Walt Feimer
Het probleem is dat, volgens de statistieken,de overgrote meerderheid van de potentieel bewoonbare planeten draait rond precies zulke sterren. En rode dwergen zijn veel kleiner en koeler dan onze zon. Het meeste licht dat ze uitstralen, bevindt zich in het infraroodbereik. Het is lekker warm (zoals sommige verwarmingstoestellen in huis), maar zorgt het ook voor de boost die nodig is voor de fotosynthese? Dit is precies wat wetenschappers probeerden te achterhalen.
Wat hebben de wetenschappers gedaan?
Voor dit doel hebben Italiaanse wetenschappers een simulator gemaaktsterrenlicht (hieronder afgebeeld). Dit is een reeks LED's die het spectrum van een rode dwerg simuleren. Over het algemeen kan het apparaat de spectra van verschillende soorten sterren weergeven. Maar rode dwergen komen zo vaak voor dat ze eerst werden bestudeerd.
Simulator van sterrenlicht (links) en verlichting (rechts). Credit: La Rocca et al.
Vervolgens creëerden wetenschappers onder laboratoriumomstandighedeneen atmosfeer die typerend zou kunnen zijn voor een vroege bewoonbare wereld, werd toegevoegd met wat bacteriën en verlicht met gesimuleerd sterrenlicht.
Hoe was het experiment?
Voor het experiment gebruikten wetenschapperscyanobacteriën. We kozen voor seks omdat ze een van de eerste soorten organismen op aarde zijn die fotosynthese gebruiken om zuurstof te produceren. Ze zijn ook bijzonder goed om te overleven onder zware omstandigheden.
Het spectrum van de zon vergeleken met het spectrum van een rode dwerg uit de M-klasse.
Krediet: T. Roger/Europlanet 2024 RI
Het bleek dat cyanobacteriën floreerdenen groeide onder de infraroodstraling van een rode dwerg. Daarom ‘compliceerden’ wetenschappers het probleem en herhaalden ze het experiment met rode en groene algen. Beiden overleefden en bloeiden!
Cyanobacteriën in een bloeiende vijver. Foto: ru.freepik.com
Dus hoewel rode dwergen niet het soort licht uitstralen dat de evolutie van de fotosynthese aanstuurde, zouden terrestrische organismen kunnen leven onder het licht van een rode dwerg.
Wat betekent dit allemaal?
De bevindingen van het onderzoek zijn geweldig nieuws voor wetenschappers die op zoek zijn naar buitenaards leven. Misschien zijn rode dwergen niet zo hopeloos.
Er zijn echter nog andere problemen hiermeesterren die ‘alles verpesten’. Rode dwergen zenden krachtige uitbarstingen uit die nabijgelegen planeten van hun atmosfeer kunnen ontdoen. Als gevolg hiervan kunnen ze de basisbronnen verliezen die nodig zijn voor complexe organismen. En toch zijn de auteurs van de studie vol optimisme: hun onderzoek werpt licht op ons begrip van het leven op andere planeten.
Lees verder:
Catapult stuurt NASA-satellieten de lucht in
Een gigantische magnetische storm nadert de aarde
Herschep de zon op aarde: hoe natuurkundigen het belangrijkste probleem van thermonucleaire fusie hebben opgelost
Op de omslag:Een artistieke impressie van het Gliese 887-systeem, met twee nieuw ontdekte superaardes die rond een rode dwergster draaien op elf lichtjaar van de zon. Krediet: Mark Garlick