葉子為什麼是綠色?如果有外星植被,它們的葉子是什麼顏色?

2020-12-13 鍾銘聊科學

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我們知道,地球上植物的葉子大多數是綠色的,這種常識就像1+1=2一樣深深地印刻在我們的腦海中,在科幻電影中,我們通常能看到,外星文明上的人長相和人類區別很大,但植被卻和地球上一樣是綠色。就連一向考究的卡梅隆,在自己的科幻電影《阿凡達》中,設定的植物葉子顏色也是綠色。

那麼問題來了,外星植物的顏色真的都是綠色嗎?

地球植被為什麼是綠色?

首先,植被為什麼會有顏色,其實和太陽有關。雖然我們看到的太陽光線是沒有顏色的,但其實太陽光是一種混合光,牛頓用三稜鏡實驗,向我們展示了太陽其實是由7種不同顏色組成的光線。

當太陽光線照射到物體表面時,物體會選擇性吸收一些光線,比如:葉子之所以是綠色,是因為葉子吸收了除綠色以外所有的光線,唯獨綠色沒有吸收,所以綠色被反射出去了,而這些綠光進入到人的眼睛,所以我們看到的植被大多數是綠色。(下圖可以看出,所有的葉綠體都不吸收綠光)

雖然這個答案解釋了為什麼植物是綠色,但有一個很關鍵的問題不知道你有沒有注意到,那就是:為什麼植物會反射綠光呢?

其實,答案還在太陽光線之中。

雖然太陽光由7種不同的光線組成,但每種顏色的光子無論是數量還是能量都是不同的。在太陽光中,綠色的光子數量是最多的,而且綠色光子攜帶的能量也是最高的,因此如果植被吸收綠色光線,會導致吸收的能量過高而灼傷自己。

所以,在演化中,演化出吸收綠色光子的植被都因灼傷了自己而無法生存,所以在演化中被淘汰掉了。剩餘活下來,並流傳至今的植被,都不吸收綠色光子了。由於植被不吸收綠色光子,所以綠色光子能夠透過植被,反射到我們的眼睛裡,因此植被看起來就是綠色的了。

外星植被也是綠色嗎?

地球上的植被之所以是綠色,其實和太陽有關,而外星植被的顏色,其實取決於它們的恆星。

在宇宙學中有一句話叫做:質量為王,這是因為質量決定著一顆星球會成為行星還是恆星,如果是恆星,質量還影響著它的核反應強弱,它的生命周期。

事實上,恆星的質量,還影響著它們發什麼顏色的光。

如果質量較小,那麼該恆星為褐矮星,發出紅褐色的光。

如果像太陽一樣大,那麼該星球為黃矮星,發出偏黃色的光。

如果該星恆質量比太陽大4-40倍,那麼該星球為藍巨星,發出藍色的光芒。不同星系發出的光線不同,造成每種可見光數量以及攜帶的能量也不同。

如果有一個星球的恆星是褐矮星,由於褐矮星發出的能量太低,所以植被會儘可能地利用一切光線,就有可能演化出黑色的植被,因為黑色不反射任何光線的光子。

如果一個星球的恆星是藍巨星,由於藍巨星發出的光線很強,這造成植被可能只利用一些能量較低的光子,比如:紅色、黃色等,那麼該星球上的植被顏色可能是除紅色、黃色以外的顏色。當然具體情況還要結合不同恆星發出的光線來確定。

外星也會有植被嗎?

首先我們要明確一點,植被也是生命, 而生命在宇宙中出現其實並不罕見,地球也絕不會是宇宙中唯一能夠誕生生命的星球。

這是因為組成地球的元素,在宇宙中都能夠找到,並且一點也不罕見;再者宇宙足夠大,這意味著即使是再小的概率,也必然會發生。其次地球的位置並不特殊,在宇宙中有非常多的星球也位於恆星系的宜居地帶。

因此,外星文明中一定存在著生命。

我們知道,生命是需要消耗能量的,而最常見的能量是地熱以及太陽能,如果有一個星球上,出現了能夠將太陽能轉化為生物能的生命,那麼這種生命其實就相當於地球上的植被。

外星上的植被可能外表以及生長周期和地球上的植被不同,甚至利用太陽能的方式也不同,但本質上都是吸收恆星發射的光子,並通過一系列反應轉化為能夠被自己利用的能量。所以,存在生命的外星天體應該是存在著類似於「植被」的東西。

總結

科學最好玩的事情,就是我們可以利用已知的理論,去發現未知的世界,雖然我們現在還沒有觀測到宇宙外星植被的存在,但我們卻可以利用該星球的恆星系以及它們的位置,推測出該星球如果有植被,植被的葉子會是什麼顏色。

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