Forskare har mätt färgerna på mikrober som lever högt upp i jordens atmosfär och avslöjat pigment som skyddar mot UV-ljus. Dessa fynd tyder på att liknande biosignaturer i exoplaneters moln kan indikera främmande liv. Forskningen ger referensspektra för framtida astronomiska observationer.
Mikroorganismer frodas i jordens stratosfär med koncentrationer upp till 100 000 per kubikmeter och bidrar till molnbildning. Dessa mikrober producerar pigment som karotenoider, som skapar gula, orange och rosa nyanser för att skydda mot intensiv ultraviolett strålning på höjder mellan 3 och 38 kilometer.
Ligia Coelho vid Cornell University i delstaten New York ledde ett team som analyserade mikrober insamlade av Brent Christner vid University of Florida med hjälp av heliumballonger och klibbiga stavar. Genom att odla dessa prover och mäta deras reflektansspektra genererade forskarna data om hur dessa pigment interagerar med ljus. De modellerade också spektrala variationer under olika planetära förhållanden, såsom fuktigare eller torra miljöer.
"För första gången har vi nu verkliga reflektansspektra från pigmenterade mikroorganismer i atmosfären som kan användas som referensdata för att modellera och upptäcka liv i moln", säger Coelho. Hon betonar att biopigment fungerar som en universell biosignatur, med tanke på UV:s roll som en stressor för liv på vilken stjärnupplyst planet som helst. "Biopigment är en kraftfull och förvånansvärt universell biosignatur", tillägger Coelho. "Eftersom UV är en universell stressor för liv på vilken planet med en stjärna som helst, är det rimligt att reflekterande pigment som fyller samma funktion kan utvecklas på andra platser också."
Astronomer upptäcker för närvarande potentiella biosignaturer på exoplaneter genom att analysera reflekterat ljus för gaser som syre och metan, eller ytmarkörer som klorofyll. Moln har traditionellt skymt dessa signaler, men studien visar att höga koncentrationer av luftburna mikrober kan förändra en planets spektra på ett upptäckbart sätt. Simuleringar indikerar att densiteter liknande havsalgsblomningar skulle vara nödvändiga för observation med instrument som NASA:s föreslagna Habitable Worlds Observatory.
"Våra planetariska simuleringar visar att om en planets moln hade höga koncentrationer av dessa mikroorganismer, skulle deras spektra potentiellt förändras på ett upptäckbart sätt", noterar Coelho. Utmaningar kvarstår dock, eftersom jordens atmosfäriska mikrobnivåer ligger under nuvarande detektionsgränser.
Clare Fletcher vid University of New South Wales välkomnar kombinationen av karotenoidsökningar med klorofylldetektion men varnar för att det förutsätter jordliknande liv på exoplaneter. Peter Tuthill vid University of Sydney uttrycker skepsis kring att skilja dessa svaga signaler från brus på avstånd som 20 parsec.
Resultaten beskrivs i detalj i en preprint på arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2509.25173).