Долгое время ученые считали, что пригодные для жизни среды находятся на поверхности планет — в океанах, почве, на скалах. Но в последние десятилетия исследователи нашли целые сообщества микробов в самых неожиданных местах: от ледников Антарктиды до термальных источников и верхних слоев атмосферы.

Например, на высоте от трех до 38 километров микробиологи обнаружили до 100 тысяч микроорганизмов в каждом кубическом метре воздуха. Эти невидимые колонии могут участвовать в формировании облаков и влиять на состав атмосферы. Чтобы выжить под мощным потоком ультрафиолетового излучения, микробы вырабатывают особые пигменты, которые окрашивают их в яркие оттенки желтого, оранжевого и розового.

Такие пигменты не просто придают им цвет — они действуют как естественный щит, отражающий опасное излучение. Подобные вещества называют биопигментами, и ученые давно подозревают, что они могут быть универсальным признаком жизни, независимо от того, где она возникла — на Земле или на другой планете.

Группа американских микробиологов под руководством Лигии Коэльо (Ligia Coelho) из Корнеллского университета впервые измерила цвета микробов, обитающих в верхних слоях атмосферы Земли. 

Чтобы получить образцы, ученые использовали данные, ранее собранные командой биолога Брента Кристнера (Brent Christner) из Флоридского университета в США. Он вместе с коллегами запускал гелиевые шары, на которых были закреплены липкие стержни. Эти стержни улавливали микроскопические организмы на разных высотах — от трех до 38 километров над поверхностью планеты.

Почему поиск инопланетян полезен обществу (даже если мы их не найдем)

Для современной науки поиск внеземной жизни - задача №1: на Марс ученые отправляют роверы, с помощью мощных телескопов наблюдают за далекими планетами, посылают исследовательские зонды к другим мирам. Представьте, что...

Часть собранных микроорганизмов Коэльо и ее коллегам удалось вырастить в лаборатории. Ученые смогли измерить спектры отражения пигментов, придающих им цвет. Анализ показал, что микробы вырабатывают каротиноидные пигменты, в том числе бета-каротин — тот самый, который делает морковь оранжевой. Иными словами, специалисты получили «цветовой отпечаток» этих микробов. Теперь его можно использовать как образец.

Если где-то на другой планете в облаках тоже живут похожие микробы, их цвет оставит такой же след в отраженном свете. Когда телескопы будут изучать свет от этой планеты, ученые смогут сравнить его со «спектром» земных микробов. Если совпадет — значит, там может быть жизнь.

Астрономы уже несколько десятилетий ищут признаки жизни за пределами Солнечной системы. Они исследуют свет, отраженный от экзопланет, чтобы определить химический состав их атмосферы. По спектрам можно заметить газы вроде кислорода и метана — вещества, которые на Земле производятся живыми организмами (и потому представляют собой потенциальные биосигнатуры). Иногда удается различить даже следы хлорофилла — зеленого пигмента растений и микробов.

Раньше облака мешали этим наблюдениям, потому что скрывали атмосферные и поверхностные признаки жизни. Но авторы новой работы выяснили: если сами облака содержат достаточное количество микробов, их пигменты могут изменить спектр света так, что телескопы заметят это различие.

Статья по теме: Невидимый дождь жизни: Как Луи Пастер открыл тайну воздушных микробов

Модели, созданные группой Коэльо, показали: при высокой концентрации микробов облака планеты отражали бы свет иначе, чем обычные безжизненные. Теоретически это изменение можно уловить с помощью мощных аппаратов.

Наиболее перспективным инструментом может стать будущий космический телескоп NASA — Habitable Worlds Observatory. Он должен помочь искать обитаемые миры в других звездных системах.

Однако Коэльо предупредила: чтобы такой сигнал был заметен, концентрация микробов в атмосфере планеты должна быть очень высокой. На Земле их слишком мало, чтобы заметить из космоса. По расчетам, чтобы приборы зафиксировали отражение, плотность микробов должна быть сравнима с плотностью микроводорослей и цианобактерий во время их участия в цветении воды — такие скопления можно различить со спутников на орбите Земли.

Есть ли жизнь на Марсе — вопрос, на который ученые уже нашли ответ?

Как давно человек интересуется возможным существованием жизни на Марсе? С конца XIX века, когда в свои телескопы астрономы впервые увидели на поверхности Красной планеты прямые линии, напоминающие каналы. В естественное происхождение этих...

Австралийский биолог Клер Флетчер (Clare Fletcher) из Университета Нового Южного Уэльса считает, что поиск каротиноидов в атмосфере экзопланет — разумная стратегия, особенно если сочетать его с поиском хлорофилла. Но она предупредила, что жизнь на других мирах может развиваться по иным законам, и пигменты там могут отличаться.

Астрофизик Питер Татхилл (Peter Tuthill) из Сиднейского университета в Австралии не очень верит, что метод, предложенный учеными, действительно сработает. Он считает, что сигнал от таких микробов будет слишком слабым, чтобы его можно было заметить с Земли.

Несмотря на технические сложности и скепсис многих исследователей, работа команды Коэльо открывает новое направление в астробиологии. Новые данные можно использовать как ориентир при моделировании потенциальных форм жизни в облаках других планет. 

Работа опубликована на сайте научных статей и препринтов arXiv.org.