Che colore potrebbero avere le foglie delle piante su altri pianeti?

Nel nostro pianeta, le foglie delle piante sono verdi perché contengono clorofilla, un pigmento verde necessario per la fotosintesi. Probabilmente il colore verde si è evoluto in risposta al fatto che il picco di emissione del Sole si trova proprio in corrispondenza di questo colore. Ma, ipoteticamente, su pianeti extrasolari in orbita attorno a stelle diverse dal Sole, quindi con un picco di emissioni differente, i pigmenti fotosintetici potrebbero essere altri e con essi anche i colori delle piante. Quindi di che colore potrebbero essere le foglie su altri pianeti? Questa è una domanda importante per l'astrobiologia, perché il colore della superficie di un pianeta potrebbe rivelare la presenza di esseri viventi che sfruttano la fotosintesi e, dunque, confermare l’ipotesi dell'esistenza di vita aliena.

I possibili colori delle foglie su altri pianeti

Il processo della fotosintesi si adatta allo spettro di luce emesso dalla stella attorno a cui un determinato pianeta ruota. Quindi su altri pianeti la fotosintesi – se presente – potrebbe essere alimentata da qualsiasi “colore’’ della luce. Vicino a un stella più calda rispetto al nostro Sole (il cui picco di emissione è spostato più verso il blu – le piante potrebbero apparire gialle, rosse o blu. Vicino a stelle più fredde, invece, il cui picco è più spostato verso il rosso o addirittura verso l'infrarosso, i pianeti riceverebbero meno luce e le piante potrebbero cercare di assorbire tutta la luce possibile, apparendo quindi nere.

I fattori che influiscono sul colore delle foglie

In realtà la questione è più complessa: lo spettro luminoso disponibile sulla superficie di un pianeta su cui si trovano dipende infatti anche dal tipo di atmosfera che filtra i raggi luminosi, dalla quantità di acqua (se si parla di piante acquatiche) oltre che dalla tipologia di stella attorno alla quale il pianeta ruota.

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L’atmosfera e l’ossigeno

Prendiamo come riferimento l’atmosfera terrestre. Quando lo spettro di luce solare passa attraverso l’atmosfera, parte della luce viene assorbita dai gas. In particolare le lunghezze d’onda sopra 700 nm vengono assorbite dal vapor acqueo. A seguire l’ossigeno assorbe alcune lunghezze d’onda (687 nm e 761 nm) mentre l’ozono assorbe pochissimo nello spettro visibile ma moltissimo nell’ultravioletto (380 nm). Di conseguenza solo la radiazione luminosa che rimane e arriva sulla superficie della Terra può essere assorbita o riflessa dalle piante.

I primi organismi viventi, però, quando ancora la clorofilla non esisteva, non avevano il privilegio di vivere circondati da un’atmosfera ricca di ossigeno. Essi sfruttavano pigmenti diversi dalla clorofilla ed erano di diverso colore. Di conseguenza anche le piante di altri pianeti potrebbero essere in una fase evolutiva diversa rispetto a quello che vediamo oggi sulla Terra.

L’acqua

Nei mari e negli oceani la luce viene filtrata dall’acqua e in funzione della profondità si crea una diversa stratificazione di forme viventi e di colori. Gli organismi che vivono negli abissi, infatti, hanno pigmenti adattati ad assorbire tutta la luce che riesce a raggiungere tali profondità.

Le tipologie di stelle

Le stelle emettono diversi spettri luminosi a seconda della loro dimensione, età e temperatura (o colore).

Le stelle più calde, grandi e brillanti, emettono principalmente luce blu e i fotoni tendono ad essere molto energetici. Il flusso di fotoni blu proveniente dalle stelle F è così elevato che le piante potrebbero rifletterlo completamente usando un pigmento simile all’antocianina, dando una colorazione blu alle foglie. In alternativa, potrebbe anche accadere l’opposto: le piante potrebbero cibarsi solo della radiazione più intensa, quella blu, liberandosi delle colorazioni che vanno dal verde al rosso.

Per le stelle simili al Sole, lo spettro luminoso va dall’infrarosso all’ultravioletto, concentra tutti i colori dell'arcobaleno ed è centrato sulle colorazioni del blu e del verde. I fotoni ‘’blu’’ trasportano più energia di quelli ‘’verdi’’ che a loro volta hanno più energia di quelli ‘’rossi’’. In termini di quantità, invece, accade il contrario: vi sono moltissimi fotoni rossi e pochi blu. Le piante di altri pianeti che orbitano attorno a stelle simili al Sole potrebbero assorbire fotoni rossi e blu, riflettendo quelli verdi, come accade sulla Terra.

Sulla superficie delle stelle più fredde i fotoni sono soprattutto rossi, similmente a ciò che accade sulla Terra. La radiazione visibile disponibile per la fotosintesi per stelle F, G o K assomiglia a quella della Terra, di conseguenza su pianeti che ruotano attorno a stelle K le piante potrebbero avere colori simili alle piante presenti sulla Terra ma con piccole variazioni.

Le stelle più fredde in assoluto sono le più piccole, fredde e vecchie, con luce più rossa. Emettono meno radiazione visibile rispetto al nostro Sole, con picchi di radiazione nella zona dell’infrarosso, non visibile all’occhio umano. Attorno ad una stella M giovane il pianeta riceverebbe metà dell’energia che oggi riceviamo sulla Terra. La sua evoluzione potrebbe favorire diversi tipi di pigmenti di fotosintesi affinché le foglie riescano a cogliere tutta l'energia luminosa incidente. Le piante potrebbero quindi sembrare nere ai nostri occhi.