紅邊（植被反射光的光譜學特徵）觀測是應答太陽系外行星是否存在生命的主要方法之一，日本自然科學研究機構Astrobiology Center（天體生物中心）的小松勇研究員等人發現，光合螢光可作爲新的生物訊號。該成果已刊登在The Astrophysical Journal的網路版上。
圖1：植物發出螢光的行星示意圖（供圖：Astrobiology Center）
圖2：在光合作用中，從太陽獲取的發光能量被消耗於1.光合作用的光化學反應；2.螢光放射；3.熱放射（供圖：Astrobiology Center ）
在光合作用中，從太陽光中吸收的發光能量或被用於光化學反應，或作爲螢光和熱被釋放。在地球遙感中，不僅觀測到了紅邊，也觀測到了這種螢光。紅邊表示行星表面植被的量，而螢光則用於推測更爲詳細的光合作用活動，例如壓力狀態等。
此次在分別在圍繞類太陽恆星及兩個M型矮星（GJ667C，TRAPPIST1）公轉的類地行星上，研究人員設想了不同的行星大氣和地表條件，並類比了在行星光譜中螢光是如何出現的。將含有葉綠素a、b的典型植被（Chl），和具有細菌葉綠素b的紅色細菌（BChl）作爲光合生物的光吸收/螢光光譜使用，使其根據棲地輻射場下獲得的光量子數適當縮放，確定了螢光強度。另外，利用這些光吸收光譜，透過放射傳輸計算，算出了葉片反射的光譜。研究人員開發出了處理光吸收、螢光、反射的模式，調查了螢光是怎樣出現在行星光譜中的。
研究結果表明，就BChl而言，如果沒有云層或1000nm左右的強吸收體，則在檢測出紅邊的同時，螢光也可以成爲識別光合作用痕跡的生命標記。但是，如果將NASA計劃的6m口徑宇宙望遠鏡的噪音模式用於類太陽恆星周圍，則螢光的鑑定需要非常長的觀測時間。
另外，像TRAPPIST1這樣的超低溫星，在恆星大氣中對氧化釩、氫化鐵、鉀等的吸收非常強。透過這些吸收，恆星的通量在小波長區域，行星釋放螢光後觀測到的反射率明顯變大。這可能會是TMT等未來超大型地面望遠鏡在高色散下觀測螢光的一個很好的特徵，今後還需對此進行驗證。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：The Astrophysical Journal
論文：Photosynthetic Fluorescence from Earth-like Planets around Sun-like and Cool Stars
DOI：10.3847/1538-4357/aca3a5
