การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นหนึ่งในปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก เมื่อใช้มันพืชก็จะผลิตผล
พื้นฐานของชีวิต
พืชส่วนใหญ่ใช้คลอโรฟิลล์เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง มันสะท้อนแสงสีเขียวในขณะที่ดูดซับสีแดงและสีน้ำเงิน แม้ว่าแสงที่เข้มข้นที่สุดจากดวงอาทิตย์จะอยู่ในส่วนสีเขียวของสเปกตรัมก็ตาม ทุกอย่างขึ้นอยู่กับสารเคมีที่เรียกว่าจอประสาทตา มันดูดซับสีเขียวและสะท้อนสีแดงและสีน้ำเงิน หากพืชใช้จอประสาทตาแทนคลอโรฟิลล์ พืชส่วนใหญ่ก็จะมีสีม่วง
แบคทีเรียบางตัวใช้มัน แต่มันกลับกลายเป็นว่าคลอโรฟิลล์มีประสิทธิภาพในการรับแสงแดดมากกว่า บางทีชีวิตในวัยเด็กอาจใช้เรตินอลซึ่งเป็นโมเลกุลที่เรียบง่ายกว่าก่อนที่จะ "หา" วิธีใช้คลอโรฟิลล์
อะไรคือปัญหา?
การสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับดาวเคราะห์ดวงนั้นโคจรรอบดาวฤกษ์สีเหลืองสดใสเหมือนกับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเปล่งแสงส่วนใหญ่ออกมาในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ แต่ดาวดังกล่าวมีสัดส่วนน้อยกว่า 8% ของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักในกาแลคซีของเรา แต่ดาวแคระแดงมีสัดส่วนถึง 75% ของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก
ดาวแคระแดง. ภาพ: NASA/Walt Feimer
ปัญหาคือว่าตามสถิติแล้วดาวเคราะห์ที่เป็นไปได้ส่วนใหญ่โคจรรอบดาวฤกษ์ดังกล่าว และดาวแคระแดงมีขนาดเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์มาก แสงส่วนใหญ่ที่พวกมันปล่อยออกมาก็อยู่ในช่วงอินฟราเรด อากาศดีและอบอุ่น (เหมือนเครื่องทำความร้อนบางรุ่นในบ้านเรา) แต่มันช่วยเพิ่มพลังที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสงหรือไม่? นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหา
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำอะไร?
เพื่อจุดประสงค์นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้สร้างเครื่องจำลองขึ้นมาแสงดาว (ภาพด้านล่าง) นี่คืออาร์เรย์ของ LED ที่จำลองสเปกตรัมของดาวแคระแดง โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์นี้สามารถแสดงสเปกตรัมของดาวประเภทต่างๆ ได้ แต่ดาวแคระแดงนั้นมีอยู่ทั่วไปจนต้องมีการศึกษากันก่อน
เครื่องจำลองแสงดาว (ซ้าย) และแสงสว่าง (ขวา) เครดิต: La Rocca et al.
จากนั้นในสภาพห้องปฏิบัติการนักวิทยาศาสตร์ก็ได้สร้างขึ้นบรรยากาศที่อาจเป็นเรื่องปกติของโลกในยุคแรกเริ่มถูกเติมด้วยแบคทีเรียบางชนิดและส่องสว่างด้วยแสงดาวจำลอง
การทดลองเป็นอย่างไร?
สำหรับการทดลองที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ไซยาโนแบคทีเรีย เราเลือกเพศกับพวกมันเพราะมันเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตประเภทแรกๆ บนโลกที่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อผลิตออกซิเจน พวกมันยังดีเป็นพิเศษสำหรับการเอาตัวรอดในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย
สเปกตรัมของดวงอาทิตย์เทียบกับสเปกตรัมของดาวแคระแดงคลาส M
เครดิต: T. Roger / Europlanet 2024 RI
ปรากฎว่าไซยาโนแบคทีเรียเจริญรุ่งเรืองและเติบโตภายใต้รังสีอินฟราเรดของดาวแคระแดง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึง "ซับซ้อน" ปัญหาและทำการทดลองซ้ำกับสาหร่ายสีแดงและสีเขียว ทั้งรับมือและเจริญรุ่งเรือง!
ไซยาโนแบคทีเรียในบ่อที่บานสะพรั่ง ภาพถ่าย: en.freepik.com
ดังนั้น แม้ว่าดาวแคระแดงจะไม่ปล่อยแสงประเภทที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่สิ่งมีชีวิตบนบกก็สามารถมีชีวิตอยู่ภายใต้แสงของดาวแคระแดงได้
ทั้งหมดนี้หมายความว่าอย่างไร?
ผลการวิจัยถือเป็นข่าวดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก บางทีดาวแคระแดงอาจไม่สิ้นหวังขนาดนั้น
อย่างไรก็ตาม มีปัญหาอื่นๆ เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ดาราที่ "ทำลายทุกสิ่ง" ดาวแคระแดงเปล่งแสงอันทรงพลังซึ่งสามารถดึงชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ใกล้เคียงออกไปได้ เป็นผลให้พวกเขาอาจสูญเสียทรัพยากรพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนงานวิจัยเต็มไปด้วยการมองโลกในแง่ดี งานวิจัยของพวกเขาให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น
อ่านเพิ่มเติม:
หนังสติ๊กส่งดาวเทียม NASA ขึ้นสู่ท้องฟ้า
พายุแม่เหล็กขนาดยักษ์กำลังเข้าใกล้โลก
สร้างดวงอาทิตย์ขึ้นใหม่บนโลก: นักฟิสิกส์แก้ปัญหาหลักของเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นได้อย่างไร
บนหน้าปก:ความประทับใจของศิลปินต่อระบบ Gliese 887 โดยมีซุปเปอร์เอิร์ธที่เพิ่งค้นพบสองดวงโคจรรอบดาวแคระแดงที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 11 ปีแสง เครดิตรูปภาพ: Mark Garlick