地球的绿色竟然是“后来者”?NASA支持的研究发现,24亿年前地球可能是紫色的,当时的生命靠retinal分子而非叶绿素生存。这种紫色生命如何适应低氧环境?大氧化事件如何改变地球颜色?这一发现对寻找系外生命有何帮助?
地球如今熟悉的绿色景观或许并非一直如此。一项发表在《国际天体生物学杂志》上的新科学研究表明,我们的星球可能曾闪耀着紫色的光芒,而这源于一种与如今已知生命形式截然不同的生命形态。这一惊人观点不仅重塑了我们对地球过去的认知,也为探索其他行星上可能存在的生命形式开辟了新方向。
来自加利福尼亚大学河滨分校的爱德华·施维特曼博士和马里兰大学的希拉迪蒂亚·达斯萨尔马教授(两人均与NASA有合作),提出了这样一种观点:地球早期生命并不依赖叶绿素,而是可能依靠一种更简单的分子——视黄醛(retinal)。
与反射绿光的叶绿素不同,视黄醛会吸收绿光,并反射红光和蓝光。当大量早期微生物利用视黄醛进行光合作用时,地球表面就呈现出了紫色的色调。这些微生物主要属于古菌范畴,其中最著名的例子是盐杆菌——这种具有顽强生命力的物种至今仍存在于死海等极端环境中。
在“大氧化事件”(GOE)发生前(该事件发生在2亿多年前),地球大气中的氧气含量极低。在这一时期,依赖视黄醛的光合作用可能比如今我们熟知的依赖叶绿素的光合作用更高效,也更适应早期地球的环境。
科学家解释,远古“紫色地球”时期并未留下直接的化石证据。相反,他们通过生物化学分析,尤其是对现代古菌的研究,追溯到了这一时期的痕迹。这些单细胞生物偏好低氧环境,其吸收光线的方式与植物不同,更倾向于吸收能量较低的波长——这一适应性特征与视黄醛作用过程相符。
这一推理表明,地球的颜色并非单纯的视觉感受,而是当时广泛存在的一种生物策略的结果,这种策略比植物和树木的出现更早。直到“大氧化事件”期间氧气含量上升后,依赖叶绿素的生物才开始占据主导地位,最终形成了我们如今熟悉的郁郁葱葱的绿色地球。
尽管叶绿素已成为地球上主要的光合色素,但依赖视黄醛的生命系统从未完全消失。盐杆菌及类似物种仍在一些孤立的区域繁衍,默默保留着古老的代谢方式。
考虑到当前的气候变化以及地球生态系统日益加剧的不稳定性,科学家提出,在特定条件下——例如氧气含量下降——依赖视黄醛的生命可能会重新大量出现。文章指出,“答案是肯定的”。虽然地球恢复到远古生物状态的可能性看似渺茫,但在科学推测的范畴内,这并非完全不可能。
如果依赖视黄醛的光合作用曾在地球上繁荣发展,那么在那些尚未经历自身“氧化事件”的系外行星上,这种生命形式也可能存在。这一理论已经影响了NASA天体生物学研究的方向。
达斯萨尔马教授解释,NASA正组建由科学家和工程师组成的团队,改进望远镜技术,以便更好地分析遥远行星的光信号。该理论认为,依赖视黄醛的生命会吸收绿光并反射红光和蓝光,因此,遥远星球上若出现微弱的紫色光晕,可能就是生命存在的早期信号。
无论是叶绿素、视黄醛,还是其他完全不同的分子,行星颜色的这些细微变化都可能成为潜在的“生物特征”。正如研究人员所说,这一观点“为科学和天文学领域带来了对地球早期历史的全新认识”,也可能为未来探索太阳系外的生命提供指导。
“紫色地球”理论为天体生物学研究提供了新方向。若获一次深空实验名额,你选黑洞、系外行星还是早期宇宙?为什么?
