हमारे सौर मंडल से परे संभावित रहने योग्य ग्रहों को खोजना कोई आसान काम नहीं है। जबकि हाल के दशकों (3791 और गिनती!) में छलांग लगाने वाले अतिरिक्त सौर ग्रहों की संख्या में वृद्धि हुई है, अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके विशाल बहुमत का पता लगाया गया है। इसका मतलब है कि इन ग्रहों के वायुमंडल और सतह की स्थिति को चिह्नित करना अनुमानों और शिक्षित अनुमानों का विषय रहा है।
इसी तरह, वैज्ञानिक ऐसी स्थितियों की तलाश करते हैं जो पृथ्वी पर मौजूद समान हैं, क्योंकि पृथ्वी एकमात्र ग्रह है जिसे हम जानते हैं कि वह जीवन का समर्थन करता है। लेकिन जैसा कि कई वैज्ञानिकों ने संकेत दिया है, समय के साथ पृथ्वी की स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई है। और हाल के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक जोड़ी का तर्क है कि प्रकाश संश्लेषक जीवन रूपों का एक सरल रूप उन लोगों से पहले हो सकता है जो क्लोरोफिल पर भरोसा करते हैं - जो रहने योग्य एक्सोप्लैनेट के लिए शिकार में भारी प्रभाव डाल सकते हैं।
जैसा कि वे अपने अध्ययन में बताते हैं, जो हाल ही में सामने आया है इंटरनेशनल जर्नल ऑफ एस्ट्रोनॉमी, जबकि जीवन की उत्पत्ति अभी भी पूरी तरह से समझ में नहीं आई है, आम तौर पर यह सहमति है कि जीवन 3.7 और 4.1 अरब साल पहले (देर से हडियन या प्रारंभिक आर्कियन ईऑन के दौरान) पैदा हुआ था। इस समय, वातावरण मौलिक रूप से उस एक से अलग था जिसे हम जानते हैं और आज पर निर्भर करते हैं।
मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन (~ 78% और 21% क्रमशः) का निर्माण होने के बजाय, ट्रेस गैसों को बाकी बनाने के साथ), पृथ्वी का प्रारंभिक वातावरण कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन का एक संयोजन था। और फिर, 2.9 से 3 बिलियन साल पहले, प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया दिखाई दिए जो ऑक्सीजन गैस के साथ वातावरण को समृद्ध करने लगे।
इस और अन्य कारकों के कारण, पृथ्वी ने अनुभव किया कि लगभग 2.3 बिलियन वर्ष पहले "महान ऑक्सीकरण घटना" के रूप में जाना जाता है, जिसने हमारे ग्रह के वातावरण को स्थायी रूप से बदल दिया। इस आम सहमति के बावजूद, प्रक्रिया और समयरेखा जिसमें जीव क्लोरोफिल का उपयोग करके सूर्य की रोशनी को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए विकसित हुए, बहुत अधिक अनुमान के अधीन है।
हालांकि, शिलादित्य दासशर्मा द्वारा किए गए अध्ययन के अनुसार, और मैरीलैंड विश्वविद्यालय में आणविक जीव विज्ञान के प्रोफेसर और यूसी रिवरसाइड में एक खगोलविज्ञानी, क्रमशः - एक अलग प्रकार के प्रकाश संश्लेषण से क्लोरोफिल की भविष्यवाणी हो सकती है। उनका सिद्धांत, जिसे "पर्पल अर्थ" के रूप में जाना जाता है, यह है कि जीव जो क्लोरोफिल का उपयोग करते हैं, उससे पहले रेटिनल (एक बैंगनी वर्णक) का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण का आयोजन करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण का यह रूप आज भी पृथ्वी पर प्रचलित है और हाइपरसैलिन वातावरण में हावी होता है - अर्थात ऐसे स्थान जहां नमक की सांद्रता विशेष रूप से अधिक होती है। इसके अलावा, रेटिना पर निर्भर प्रकाश संश्लेषण एक बहुत सरल और कम कुशल प्रक्रिया है। यह इन कारणों के लिए था कि दाससर्मा और श्वेतेरमैन ने इस संभावना पर विचार किया कि रेटिना आधारित प्रकाश संश्लेषण जल्द ही विकसित हो सकता है।
जैसा कि प्रोफेसर दाससर्मा ने ईमेल के माध्यम से अंतरिक्ष पत्रिका को बताया:
“रेटिना क्लोरोफिल की तुलना में एक अपेक्षाकृत सरल रसायन है। इसमें एक आइसोप्रेनॉइड संरचना है और प्रारंभिक पृथ्वी पर इन यौगिकों की उपस्थिति के साक्ष्य हैं, जैसे कि 2.5-3.7 बिलियन साल पहले। रेटिनल का अवशोषण दृश्यमान स्पेक्ट्रम के पीले-हरे हिस्से में होता है जहां सौर ऊर्जा का एक बहुत कुछ पाया जाता है, और यह वर्णक्रम के नीले और लाल क्षेत्रों में क्लोरोफिल के अवशोषण का पूरक है। रेटिना आधारित फोटोट्रॉफी क्लोरोफिल-निर्भर फोटोसिंथेसिस की तुलना में बहुत सरल है, केवल रेटिना प्रोटीन, एक झिल्ली पुटिका और एटीपी सिंथेज़ को प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा (एटीपी) में बदलने की आवश्यकता होती है। यह उचित प्रतीत होता है कि सरल रेटिनल-निर्भर प्रकाश संश्लेषण अधिक जटिल क्लोरोफिल-निर्भर संश्लेषण की तुलना में पहले विकसित हुआ। "
उन्होंने आगे कहा कि इन जीवों का उद्भव सेलुलर जीवन के विकास के बाद जल्द ही सेलुलर ऊर्जा के उत्पादन के शुरुआती साधन के रूप में हुआ होगा। क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण के विकास को इसलिए बाद के विकास के रूप में देखा जा सकता है जो अपने पूर्ववर्ती के साथ विकसित हुआ, दोनों कुछ निश्चित रंगों को भरने के साथ।
"रेटिनल-डिपेंडेंट फोटोट्रॉफी का उपयोग प्रकाश-चालित प्रोटॉन-पंपिंग के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक ट्रांसमेंब्रेन प्रोटॉन-मोटिव ग्रैडिएंट होता है," दाससर्मा ने कहा। "प्रोटॉन-मकसद ढाल को रासायनिक रूप से एटीपी संश्लेषण के साथ जोड़ा जा सकता है। हालांकि, इसे पौधों और सियानोबैक्टीरिया जैसे (आधुनिक) जीवों में सी-फिक्सेशन या ऑक्सीजन के उत्पादन से नहीं जोड़ा गया है, जो प्रकाश संश्लेषण के चरणों के दौरान इन दोनों प्रक्रियाओं के लिए क्लोरोफिल वर्णक का उपयोग करते हैं। "
"अन्य बड़ा अंतर है, क्लोरोफिल और (रेटिनल-आधारित) रोडोपिन्स द्वारा अवशोषित प्रकाश स्पेक्ट्रम है," श्वेटरमैन ने कहा। "जबकि क्लोरोफिल दृश्य स्पेक्ट्रम के नीले और लाल हिस्से में सबसे दृढ़ता से अवशोषित करता है, बैक्टीरियोफोडोप्सिन हरे-पीले रंग में सबसे दृढ़ता से अवशोषित करता है।"
तो जबकि क्लोरोफिल चालित प्रकाश संश्लेषक जीव लाल और नीली रोशनी को अवशोषित करेंगे और हरे, पराजित-संचालित जीवों को हरे और पीले प्रकाश को अवशोषित करेंगे और बैंगनी को प्रतिबिंबित करेंगे। जबकि DaSarma ने अतीत में इस तरह के जीवों के अस्तित्व का सुझाव दिया है, वह और Schwieterman के अध्ययन में संभावित निहितार्थों पर ध्यान दिया गया था कि "बैंगनी पृथ्वी" में रहने योग्य अतिरिक्त-सौर ग्रहों के शिकार हो सकते हैं।
पृथ्वी अवलोकन के दशकों के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों को यह समझ में आया है कि हरी वनस्पति को वनस्पति रेड एज (VRE) के रूप में उपयोग करके अंतरिक्ष से पहचाना जा सकता है। इस घटना से तात्पर्य है कि कैसे हरे पौधे हरे रंग की रोशनी को परावर्तित करते हुए लाल और पीले प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जबकि एक ही समय में अवरक्त तरंगदैर्ध्य पर चमकते हैं।
ब्रॉडबैंड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके अंतरिक्ष से देखा गया, इसलिए वनस्पति के बड़े सांद्रता उनके अवरक्त हस्ताक्षर के आधार पर पहचाने जाने योग्य हैं। एक्सोप्लैनेट के अध्ययन के लिए कई वैज्ञानिकों द्वारा एक ही विधि प्रस्तावित की गई है (कार्ल सगन शामिल हैं)। हालांकि, इसकी प्रयोज्यता उन ग्रहों तक सीमित होगी जो क्लोरोफिल से संचालित प्रकाश संश्लेषक पौधों को भी विकसित कर चुके हैं, और जिन्हें ग्रह के एक महत्वपूर्ण अंश पर वितरित किया जाता है।
इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषक जीव केवल पृथ्वी के अपेक्षाकृत हाल के इतिहास में विकसित हुए हैं। जबकि पृथ्वी का अस्तित्व लगभग 4.6 बिलियन वर्षों से है, हरे रंग के संवहनी पौधे केवल 470 मिलियन वर्ष पहले दिखाई देने लगे थे। नतीजतन, एक्सोप्लेनेट सर्वेक्षण जो हरी वनस्पति की खोज करते हैं, वे केवल रहने योग्य ग्रहों को खोजने में सक्षम होंगे जो उनके विकास में बहुत दूर हैं। जैसा कि श्वेटरमैन ने समझाया:
“हमारा काम एक्सोप्लैनेट्स के सबसेट से संबंधित है जो रहने योग्य हो सकता है और जिनके वर्णक्रमीय हस्ताक्षर एक दिन में जीवन के संकेतों का विश्लेषण कर सकते हैं। जीव विज्ञान के रूप में VRE को केवल एक प्रकार के जीवों द्वारा सूचित किया जाता है- पौधों और शैवाल जैसे ऑक्सीजन-उत्पादक प्रकाश संश्लेषण। इस प्रकार का जीवन आज हमारे ग्रह पर हावी है, लेकिन यह हमेशा ऐसा नहीं था और सभी एक्सोप्लैनेट पर ऐसा नहीं हो सकता है। जबकि हम जीवन की अपेक्षा करते हैं कि कहीं और कुछ सार्वभौमिक विशेषताएं हों, हम विविध विशेषताओं वाले जीवों पर विचार करके जीवन की खोज में सफलता की संभावना को अधिकतम कर सकते हैं। ”
इस संबंध में, डेशर्मा और श्वेतेरमैन का अध्ययन डॉ। रामिरेज़ (2018) और रामिरेज़ और लिसा कल्टेनेगर (2017) और अन्य शोधकर्ताओं के हालिया काम के विपरीत नहीं है। इन और इसी तरह के अन्य अध्ययनों में, वैज्ञानिकों ने प्रस्ताव दिया है कि "रहने योग्य क्षेत्र" की अवधारणा को यह देखते हुए बढ़ाया जा सकता है कि पृथ्वी का वातावरण आज की तुलना में बहुत अलग था।
इसलिए ऑक्सीजन और नाइट्रोजन गैस और पानी के संकेतों की खोज करने के बजाय, सर्वेक्षण ज्वालामुखीय गतिविधि (जो कि पृथ्वी के अतीत में कहीं अधिक प्रचलित था) के साथ-साथ हाइड्रोजन और मीथेन - जो कि पृथ्वी पर प्रारंभिक परिस्थितियों के लिए महत्वपूर्ण थे, के संकेतों की तलाश कर सकते हैं। उसी तरह से, श्वाइटरमैन के अनुसार, वे उन तरीकों का उपयोग करके बैंगनी जीवों की खोज कर सकते हैं जो पृथ्वी पर वनस्पति की निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले समान हैं:
“रेटिना की हल्की-हल्की कटाई हम अपने पेपर में चर्चा करते हैं कि VRE से अलग एक हस्ताक्षर होगा। जबकि वनस्पतियों का एक विशिष्ट "रेड-एज" होता है, जो लाल प्रकाश के तीव्र अवशोषण और अवरक्त प्रकाश के प्रतिबिंब के कारण होता है, बैंगनी झिल्ली बैक्टीरियोफोडॉप्स एक "ग्रीन-एज" का निर्माण करते हुए, हरे रंग की रोशनी को सबसे अधिक मजबूती से अवशोषित करते हैं। इस हस्ताक्षर की विशेषताएं पानी में या जमीन पर निलंबित जीवों के बीच अलग-अलग होंगी, जैसे कि साधारण प्रकाश संश्लेषण के साथ। यदि रेटिनल-आधारित फोटोट्रोफ्स एक एक्सोप्लैनेट पर उच्च पर्याप्त मात्रा में मौजूद होते हैं, तो यह हस्ताक्षर उस ग्रह के परावर्तित प्रकाश स्पेक्ट्रम में एम्बेडेड होगा और संभावित रूप से भविष्य के उन्नत स्पेस टेलीस्कोप (जो VRE, ऑक्सीजन, मीथेन, और भी खोज रहा होगा) द्वारा देखा जा सकेगा अन्य संभावित बायोसिग्नर्स, भी)। "
आने वाले वर्षों में, एक्सोप्लेनेट्स को चिह्नित करने की हमारी क्षमता जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (जेडब्ल्यूएसटी), एक्सट्रीमली लार्ज टेलीस्कोप (ईएलटी), तीस मीटर टेलीस्कोप और विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (जैसे जेनेस्ट स्पेस टेलीस्कोप) के लिए नाटकीय रूप से धन्यवाद में सुधार करने जा रही है। GMT)। इन अतिरिक्त क्षमताओं के साथ, और जिस चीज की तलाश की जा रही है, उसका एक बड़ा हिस्सा, पदनाम "संभावित रहने योग्य" नए अर्थ में ले सकता है!
