私たちの太陽系を超えて潜在的に居住可能な惑星を見つけることは簡単な仕事ではありません。確認された太陽系外惑星の数はここ数十年で飛躍的に成長しましたが（3791と数え上げます）、間接的な方法を使用して大多数が検出されました。これは、これらの惑星の大気と表面の状態を特徴付けることは、推定と教育された推測の問題であったことを意味します。
同様に、科学者は、地球上に存在するものに類似した条件を探します。地球は私たちが知っている、生命を支える唯一の惑星だからです。しかし、多くの科学者が指摘しているように、地球の状態は時間とともに劇的に変化しました。そして最近の研究では、光合成生命体のより単純な形態がクロロフィルに依存するものよりも古い可能性があり、居住可能な太陽系外惑星の探索に劇的な影響を与える可能性があると2人の研究者が主張しています。
彼らが彼らの研究で述べているように、最近 天文学の国際ジャーナル、生命の起源はまだ完全には理解されていませんが、生命が37億から41億年前に発生したことは一般的に同意されています（ハディーア時代後期または始生代初期）。現時点では、大気は私たちが知っていて今日依存しているものとは根本的に異なりました。
地球の初期の大気は、主に窒素と酸素（それぞれ約78％と21％、残りは微量ガスで構成されています）で構成されるのではなく、二酸化炭素とメタンの組み合わせでした。そして、およそ29〜30億年前に、大気を酸素ガスで豊かにし始めた光合成細菌が現れました。
この要因やその他の要因により、地球は約23億年前に「大酸化現象」として知られる現象を経験しました。これは私たちの惑星の大気を永久に変えました。この一般的な合意にもかかわらず、クロロフィルを使用して太陽光を化学エネルギーに変換するために生物が進化したプロセスとタイムラインは、依然として多くの推測の対象となっています。
ただし、Shiraditya DasSarmaとDr. Edward Schwieterman（メリーランド大学の分子生物学の教授とUC Riversideの天文学者）によって行われた研究によれば、異なるタイプの光合成がクロロフィルに先行している可能性があります。 「紫の地球」として知られている彼らの理論は、レチナール（紫色の色素）を使用して光合成を行う生物が、クロロフィルを使用する生物より先に地球上に出現したというものです。
この形式の光合成は今日でも地球上で普及しており、高塩分環境、つまり塩濃度が特に高い場所で支配的となる傾向があります。さらに、網膜に依存する光合成は、はるかに単純で効率の悪いプロセスです。これらの理由により、DasSarmaとSchwietermanは、網膜ベースの光合成がより早く進化した可能性を検討しました。
DasSarma教授がSpace Magazineにメールで伝えたように：
「レチナールは、クロロフィルに比べて比較的単純な化学物質です。それはイソプレノイド構造を有しており、早くから25〜37億年前に地球の初期にこれらの化合物が存在するという証拠があります。網膜の吸収は、多くの太陽エネルギーが見られる可視スペクトルの黄緑色の部分で発生し、スペクトルの隣接する青と赤の領域でのクロロフィルの吸収を補完します。網膜ベースの光合成は、クロロフィル依存の光合成よりもはるかに簡単で、光エネルギーを化学エネルギー（ATP）に変換するために、網膜タンパク質、膜小胞およびATPシンターゼのみを必要とします。より単純な網膜依存性光合成が、より複雑なクロロフィル依存性光合成よりも早く進化したことは理にかなっているようです。」
彼らはさらに、これらの生物の出現は、細胞のエネルギーを生成する初期の手段として、細胞の生命の発達のすぐ後に来るであろうと仮定しました。したがって、クロロフィル光合成の進化は、その前身と並んで進化し、両方が特定のニッチを満たした後の発展と見ることができます。
「網膜依存型の光合成は、光駆動型のプロトンポンピングに使用され、膜貫通型のプロトン駆動型勾配をもたらします」とDasSarma氏は述べています。 「プロトン推進勾配は、化学的にATP合成と結びついている可能性があります。ただし、植物やシアノバクテリアなど、光合成の段階でこれらのプロセスの両方にクロロフィル色素を使用する、現存する（現代の）生物におけるC固定または酸素産生に関連していることは確認されていません。
「他の大きな違いは、クロロフィルと（網膜ベースの）ロドプシンが吸収する光スペクトルです」とSchwietermanは付け加えました。 「クロロフィルは視覚スペクトルの青と赤の部分で最も強く吸収しますが、バクテリオロドプシンは緑黄色で最も強く吸収します。」
そのため、クロロフィル駆動の光合成生物は赤と青の光を吸収して緑を反射しますが、網膜駆動の生物は緑と黄色の光を吸収して紫を反射します。 DaSarmaは過去にそのような生物の存在を示唆してきましたが、彼女とSchwietermanの研究は、「紫の地球」が居住可能な太陽系外の惑星を探す際に持つ可能性のある影響を調べました。
何十年にもわたる地球観測のおかげで、科学者たちは、緑の植生がいわゆる植生の赤いエッジ（VRE）を使用して宇宙から識別できることを理解するようになりました。この現象は、緑の植物が緑の光を反射しながら赤と黄色の光を吸収すると同時に、赤外波長で明るく輝く方法を指します。
したがって、広帯域分光法を使用して宇宙から見ると、植生の高濃度が赤外線の特徴に基づいて識別されます。同じ方法が、太陽系外惑星の研究のために多くの科学者（カール・セーガンを含む）によって提案されました。ただし、その適用性は、クロロフィル駆動型の光合成植物も進化させた惑星に限定され、惑星のかなりの部分に分布しています。
さらに、光合成生物は地球の比較的最近の歴史の中でのみ進化しました。地球が約46億年存在していたのに対し、緑色の維管束植物は4億7千万年前に現れ始めただけです。その結果、緑の植生を探す太陽系外惑星の調査では、進化の過程で遠く離れた居住可能な惑星のみを見つけることができます。シュヴィーターマンが説明したように：
「私たちの仕事は、居住可能である可能性があり、いつかそのスペクトル署名が生命の兆候について分析される可能性がある太陽系外惑星のサブセットに関係しています。バイオシグネチャーとしてのVREは、植物や藻類のような酸素を生成する光合成装置という1種類の生物からのみ通知されます。このタイプの生命は今日の私たちの惑星で支配的ですが、常にそうであったわけではなく、すべての太陽系外惑星に当てはまるわけではありません。私たちは他の場所での生活にいくつかの普遍的な特性があることを期待していますが、他の場所での生物が持つ可能性のある多様な特性を考慮することで、生命の探求における成功の可能性を最大化します。」
この点で、DeSharmaとSchwietermanの研究は、Dr。Ramirez（2018）、Ramirez and Lisa Kaltenegger（2017）および他の研究者の最近の研究と同じです。これらの研究や他の同様の研究で、科学者たちは地球の大気がかつてとは非常に異なっていたと考えることで「居住可能ゾーン」の概念を拡張できると提案しました。
したがって、調査では、酸素と窒素のガスと水の兆候を探すのではなく、地球の初期の状態にとって重要であった水素とメタンだけでなく、火山活動の兆候（地球の過去にははるかに一般的でした）を探すことができます。 Schwieterman氏によれば、ほぼ同じ方法で、彼らはここで地球上の植生を監視するために使用されている方法と同様の方法を使用して、紫色の生物を検索することができました。
「私たちの論文で説明する網膜の集光は、VREとは異なる署名を生成します。植物は独特の「赤い縁」を持っていますが、赤い光の強い吸収と赤外光の反射によって引き起こされますが、紫の膜バクテリオロドプシンは緑色の光を最も強く吸収して「緑の縁」を作り出します。このシグネチャの特性は、通常の光合成装置と同様に、水中または陸上に浮遊する生物によって異なります。網膜ベースの光合成生物が太陽系外惑星に十分に豊富に存在する場合、このシグネチャはその惑星の反射光スペクトルに埋め込まれ、将来の高度な宇宙望遠鏡（VRE、酸素、メタン、および他の潜在的なバイオシグネチャも）。」
今後数年で、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）、超大型望遠鏡（ELT）、30メートル望遠鏡、巨大マゼラン望遠鏡（ GMT）。これらの追加された機能、および注目すべき対象の範囲が広がると、「潜在的に居住可能」という指定は新しい意味を持つことができます。
