為什麼外星生命可能是紫色的？

科學家認為早期的地球上有紫色細菌存在，現在他們還發現這種顏色可能暗示著行星的適居性。

科學家有可能藉由確認紫色類地行星位置，而在宇宙其他地方找到生命跡象。ILLUSTRATION BY WALTER MYERS, SCIENCE PHOTO LIBRARY

科學家在尋找宇宙中是否有適居行星存在時，總是想著綠色──畢竟，這是地球生命的基本顏色。但如果遙遠行星上的生命根本不是綠色，而是紫色的呢？

4月的《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）刊載了一篇有關紫色細菌的研究，這種紫色和紅紫色的微生物存在於地球某些最極端的環境之中。研究人員收集、培養細菌樣本，測量它們的反射光波長，並在資料庫中新增此一生物特徵。這樣一來，將來天文學家就能尋找其他行星是否有同樣的特徵存在。

「生物充滿了多樣性。」這篇論文的共同作者──康乃爾大學天文學家麗莎．卡坦奈格（Lisa Kaltenegger）說，她最近剛出版了一本有關系外行星的新書。「我們不該只是因為這顆行星不是綠色，而錯過了它。」

為什麼是紫色呢？

在地球坐擁今日的蓊綠森林和鮮綠藻類繁生之前，曾經是個難以生存之處。那時的地球沒什麼氧氣，而且氣溫非常高。

但像紫色細菌這樣的生物，卻能在如此惡劣的條件之下繁衍生息。

紫色細菌不使用「葉綠素」這種現今大多植物用以行光合作用的綠色胞器，而是使用「菌綠素」和「類胡蘿蔔素」，這讓它們可以在弱光和低氧環境下行光合作用。

2023 年1 月，德國錫貝斯（Sibbesse）附近的希爾德斯海姆森林（Hildesheim Forest）裡，小池塘裡的水閃爍著紫色光芒。下薩克森邦水利署（Lower Saxony State Agency for Water Management）的專家懷疑，變色的原因源自微生物，而這種微生物很可能就是紫色細菌。PHOTOGRAPH BY JULIAN STRATENSCHULTE, PICTURE ALLIANCE/GETTY IMAGES

此篇研究的共同作者──康乃爾大學微生物學家李傑亞．豐塞卡．科爾賀（Ligia Fonseca Coelho）解釋：「因此，你甚至可以想像在另一個時間點──像是更早期──的地球，可能因為擁有大量紫色細菌而呈現紫色，因為當時的環境適合這樣的生物生存繁衍。」

換句話說，可能有紫色行星存在。

事實上，根據科學家的推測，早期的地球可能就是紫色的。2018年的一篇研究指出，在地球充滿氧氣之前，可能有著大量的紫色古菌微生物，利用稱為「視黃醛」的分子進行光合作用。這篇論文的主要作者──馬里蘭大學生物學家希拉帝亞．達薩馬（Shiladitya DasSarma）表示：「這項新研究讓帶有紫色特徵的生命形式有更多可能性。」

現在，科學家在這篇最新論文中，又新增了從沼澤和湖泊等地收集的20種紫色細菌的光譜數據。研究人員測量細菌的反射光波長，並模擬如果在遙遠的行星上有這些細菌，我們所看到的樣子。

研究團隊在資料庫中新增這些光譜特徵。卡坦奈格表示，這些數據都已經公開，科學家可以在他們的研究中尋找是否有這些特徵存在。

適居行星的特徵

天文學家使用稱為「生物特徵」的標記，來尋找其他行星上的生命，而行星表面的顏色就是其中一種。為了要看到行星表面的顏色，天文學家得要利用一種特殊的「反射光譜」技術。

「我們無法使用現有的望遠鏡來完成此類觀測，」並未參與這項研究的加州大學河濱分校天文學家愛德華．施維特曼（Edward Schwieterman）說。像是詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope），就只能探測系外行星大氣中的生物特徵，例如是否含有氧氣、甲烷或其他氣體，卻無法測量來自行星表面的反射光。

達薩馬對此表示同意：「最困難的地方是要把實驗室的研究內容轉化為天文觀測。」

科學家希望這項新研究能為即將上線的計畫提供寶貴資訊，像是預定於2030年底上線的智利「極大望遠鏡」（Extremely Large Telescope）和美國航太總署（NASA）「適居世界天文臺」（Habitable Worlds Observatory），它們的目標就是拍攝來自行星表面的影像。

同時擔任適居世界天文臺生物特徵工作小組成員的施維特曼表示：「這促使我們確保未來的任務能夠檢測這些特徵。」