فرضیه زمین بنفش در جامعه علمی مورد توجه قرار گرفته است

هرچند عجیب به نظر می‌رسد، برخی دانشمندان بر این باورند که نخستین اشکال حیات بر روی زمین ممکن است سیاره ما را به رنگ‌های بنفش، و نه سبزی که امروز می‌بینیم، درآورده باشند.

این ایده که به فرضیه زمین بنفش معروف است، پیشنهاد می‌کند که موجودات تک‌سلولی اولیه برای استفاده از نور خورشید به جای کلروفیل، از مولکولی ساده‌تر استفاده می‌کردند.

بر اساس مطالعاتی که ناسا از آن حمایت کرده است، رتینال به عنوان این مولکول کلیدی شناخته می‌شود، که به این میکروب‌ها رنگی بنفش مایل به ارغوانی می‌داده است.

این فرضیه توسط دکتر ادوارد شویترمن، اخترزیست‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید، و پروفسور شیلاتیدیا داس‌سارما از دانشگاه مریلند مورد بررسی قرار گرفته است.

رنگ اولیه از مولکولی متفاوت

کلروفیل رنگدانه سبزی است که گیاهان امروزی برای فتوسنتز به آن متکی هستند، اما ممکن است اولین گزینه زمین برای این فرآیند نبوده باشد. رتینال ساختاری ساده‌تر دارد و احتمالاً در زمانی که اکسیژن جو زمین کم بود، در این سیاره وجود داشته است.

در آن دوره که به دلیل کمبود اکسیژن، آسمانی مه‌آلود داشت، دانشمندان معتقدند که نور خورشید همچنان برای تأمین انرژی میکروب‌های بنفش کافی بوده است. این سناریو، تصویری کاملاً متفاوت از زمین ارائه می‌دهد، زمینی که به جای پوشش گیاهی سرسبز، سایه‌هایی از بنفش داشته است.

بسیاری از این موجودات اولیه متعلق به آرکئا بودند، گروهی از میکروارگانیسم‌هایی که در محیط‌هایی رشد می‌کنند که برای اغلب اشکال دیگر حیات نامناسب هستند.

یک نمونه بارز از این گروه هالوباکتریوم است، میکروبی بنفش‌رنگ که در مکان‌های بسیار شور، مانند دریاچه نمک بزرگ، زنده می‌ماند.

علی‌رغم نامش، هالوباکتریوم در واقع یک باکتری نیست، بلکه یک گونه از آرکئا است که به شیوه‌ای کمتر رایج از فتوسنتز استفاده می‌کند. این موجودات، طول‌موج‌های سبز را از طریق رتینال جذب کرده و نور قرمز و آبی را منعکس می‌کنند، که همین مسئله باعث می‌شود ظاهری بنفش داشته باشند.

چگونه زمین بنفش به سبز تبدیل شد؟

با گذشت زمان، سایر موجودات زنده رنگدانه‌ای کارآمدتر به نام کلروفیل را تکامل دادند، که به آن‌ها اجازه می‌داد نور خورشید را در طول‌موج‌های قوی‌تر جذب کنند.

این تغییر، در نهایت روش مبتنی بر رتینال را به حاشیه راند و باعث رویداد بزرگ اکسیژن‌زایی شد، زمانی که سطح اکسیژن در جو زمین به طور قابل توجهی افزایش یافت.

موجودات وابسته به رتینال کاملاً ناپدید نشدند، اما دیگر عامل اصلی شکل‌دهی به رنگ سطح زمین نبودند. ارگانیسم‌های دارای کلروفیل رشد کردند و ظاهر زمین را از بنفش به سبز تغییر دادند.

جستجو برای یافتن حیات رنگارنگ

اخترزیست‌شناسان گمان می‌کنند که سیاره‌های فراخورشیدی ممکن است هنوز میزبان موجوداتی باشند که به رتینال وابسته‌اند.

داس‌سارما می‌گوید:
“اگر فرضیه زمین بنفش درست باشد و در گذشته موجودات بنفش در زمین غالب بوده باشند، ممکن است بتوانیم سیاره‌ای دیگر را بیابیم که در مرحله ابتدایی مشابهی از تکامل قرار دارد.”

سیگنال‌های رنگی از این دنیاهای دوردست می‌توانند نشان دهند که آیا حیات بنفش ساده‌ای در آنجا وجود دارد یا خیر. فتوسنتز مبتنی بر رتینال ممکن است یک مرحله اولیه باشد، پیش از آنکه رنگدانه‌های پیشرفته‌تر تکامل یابند.

باقی‌مانده‌های بنفش روی زمین مدرن

هرچند زمین امروز بیشتر سبز است، اما مکان‌هایی مانند دریای مرده هنوز با رنگ‌های بنفش می‌درخشند، به لطف حضور هالوباکتریوم. این میکروب‌های مقاوم در غلظت‌های بالای نمک رشد می‌کنند، محیطی که بسیاری از اشکال دیگر حیات را از بین می‌برد.

مطالعه این مناطق به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند حیات بنفش چگونه می‌تواند در محیط‌های فرازمینی سخت زنده بماند. همچنین، آن‌ها می‌توانند الگوهای نوری خاصی را که ممکن است در سیارات فراخورشیدی وجود داشته باشد، شناسایی کنند.

گیاهان امروزی لبه قرمز مشخصی دارند، که در آن نور قرمز را جذب کرده اما طول‌موج خاصی از مادون قرمز را منعکس می‌کنند.

از سوی دیگر، رتینال یک اثر طیفی متفاوت ایجاد می‌کند که اوج آن در طیف نور سبز خواهد بود.

دانشمندان خواستار ابزارهایی هستند که بتوانند طیف گسترده‌تری از طول‌موج‌ها را ردیابی کنند تا چنین امضاهای زیستی را شناسایی کنند. این رویکرد باعث می‌شود که در جستجوی حیات در سیارات دیگر، تنها بر آنچه امروز می‌بینیم متمرکز نباشیم.

آینده چه در بر دارد؟

پیشرفت‌های فناوری تلسکوپ‌ها به زودی امکان مشاهده دقیق‌تر جو و سطح سیارات فراخورشیدی را فراهم خواهد کرد.

تحلیلگران امیدوارند که الگوهای رنگی خاصی را که منعکس‌کننده فرآیندهای زیستی هستند، شناسایی کنند، چه این الگوها شبیه کلروفیل باشند یا کاملاً متفاوت.

تأیید یک دوره بنفش برای زمین می‌تواند نشان دهد که حیات می‌تواند مسیرهای غیرمنتظره‌ای را طی کند.

شویترمن می‌گوید:
“این کشف می‌تواند یک نقطه مرجع دیگر در کتابخانه امضاهای زیستی باشد که می‌توانیم در جای دیگری به دنبال آن بگردیم.”

چرا گذشته بنفش زمین اهمیت دارد؟

فرضیه زمین بنفش هنوز اثبات نشده است، اما دیدگاه‌های جدیدی درباره گذشته سیاره ما و جستجوی حیات فرازمینی ارائه می‌دهد.

اگر اولین فتوسنتزکننده‌های موفق زمین واقعاً بنفش می‌درخشیدند، ممکن است این رنگ در جاهایی که موجودات از رتینال به عنوان رنگدانه اصلی خود استفاده می‌کنند، دوباره ظاهر شود.

این دیدگاه خلاقانه نشان می‌دهد که حیات می‌تواند به روش‌هایی شگفت‌آور سازگار شود. همچنین، ما را تشویق می‌کند که به دنبال نشانه‌هایی باشیم که در غیر این صورت، ممکن بود از دست بدهیم.

این مطالعه در مجله اخترزیست‌شناسی (Astrobiology) منتشر شده است.