红边（植被反射光的光谱学特征）观测是确认太阳系外行星是否存在生命的主要方法之一，日本自然科学研究机构Astrobiology Center（天体生物中心）的小松勇研究员等人发现，光合荧光可作为新的生物信号。该成果已刊登在The Astrophysical Journal的网络版上。
图1：植物发出荧光的行星示意图（供图：Astrobiology Center）
图2：在光合作用中，从太阳获取的光能被消耗于1.光合作用的光化学反应；2.荧光放射；3.散热（供图：Astrobiology Center ）
在光合作用中，从太阳光中吸收的光能或被用于光化学反应，或作为荧光和热被释放。在地球遥感中，不仅观测到了红边，也观测到了这种荧光。红边表示行星表面植被的量，而荧光则用于推测更为详细的光合作用活动，例如应激状态等。
此次在分别在围绕类太阳恒星及两个M型矮星（GJ667C，TRAPPIST1）公转的类地行星上，研究人员设想了不同的行星大气和地表条件，并模拟了在行星光谱中荧光是如何出现的。将含有叶绿素a、b的典型植被（Chl），和具有细菌叶绿素b的红色细菌（BChl）作为光合生物的光吸收/荧光光谱使用，使其根据栖息地辐射场下获得的光子数适当缩放，确定了荧光强度。另外，利用这些光吸收光谱，通过放射传输计算，算出了叶片反射的光谱。研究人员开发出了处理光吸收、荧光、反射的模型，调查了荧光是怎样出现在行星光谱中的。
研究结果表明，就BChl而言，如果没有云层或1000nm左右的强吸收体，则在检测出红边的同时，荧光也可以成为识别光合作用痕迹的生命标记。但是，如果将NASA计划的6m口径宇宙望远镜的噪声模型用于类太阳恒星周围，则荧光的鉴定需要非常长的观测时间。
另外，像TRAPPIST1这样的超低温星，在恒星大气中对氧化钒、氢化铁、钾等的吸收非常强。通过这些吸收，恒星的通量在小波长区域，行星释放荧光后观测到的反射率明显变大。这可能会是TMT等未来超大型地面望远镜在高色散下观测荧光的一个很好的特征，今后还需对此进行验证。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：The Astrophysical Journal
论文：Photosynthetic Fluorescence from Earth-like Planets around Sun-like and Cool Stars
DOI：10.3847/1538-4357/aca3a5
