Sur notre planète, les feuilles des plantes sont vertes car elles contiennent chlorophylleun pigment vert nécessaire à photosynthèse. La couleur verte a probablement évolué en réponse au fait que le pic de l'émission du Soleil se situe précisément en correspondance avec cette couleur. Mais, hypothétiquement, sur les planètes extrasolaires en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil, donc avec un pic d'émission différent, les pigments photosynthétiques pourraient être différents et avec eux aussi les couleurs des plantes. Alors, de quelle couleur pourraient être les feuilles sur d’autres planètes ? C'est une question importante pour l'astrobiologie, car la couleur de la surface d'une planète pourrait révéler la présence d'êtres vivants exploitant la photosynthèse et confirmer ainsi l'hypothèse de l'existence d'une vie extraterrestre.
Les couleurs possibles des feuilles sur d'autres planètes
Le processus de photosynthèse s'adapte à spectre de lumière émis par l'étoile autour duquel tourne une planète donnée. Ainsi, sur d’autres planètes, la photosynthèse – si elle est présente – pourrait être alimentée par n’importe quelle « couleur » de lumière. Près d’une étoile plus chaude que notre Soleil (dont le pic d’émission est davantage décalé vers le bleu – des plantes pourraient apparaître jaune, rouge ou bleu. En revanche, à proximité d'étoiles plus froides, dont le pic est plus décalé vers le rouge voire vers l'infrarouge, les planètes recevraient moins de lumière et les plantes pourraient tenter d'absorber toute la lumière possible, apparaissant ainsi noir.
Facteurs qui influencent la couleur des feuilles
En réalité la question est plus complexe : le spectre lumineux disponible à la surface d'une planète sur laquelle on les trouve dépend aussi de la genre d'ambiance qui filtre les rayons lumineux, de quantité d'eau (si on parle de plantes aquatiques) ainsi que de typologie de étoile autour duquel tourne la planète.
L'atmosphère et l'oxygène
Prenons l'atmosphère terrestre comme référence. Lorsque le spectre de la lumière solaire traverse l’atmosphère, partie de la lumière est absorbé par les gaz. En particulier, les longueurs d'onde supérieures à 700 nm sont absorbées par le vapeur d'eau. Suivant leoxygène absorbe certaines longueurs d'onde (687 nm et 761 nm) tandis que leozone il absorbe très peu dans le spectre visible mais beaucoup dans l'ultraviolet (380 nm). Par conséquent, seul le rayonnement lumineux qui reste et arrive à la surface de la Terre peut être absorbé ou réfléchi par les plantes.
Mais les premiers organismes vivants, à l’époque où la chlorophylle n’existait pas encore, n’avaient pas le privilège de vivre entourés d’une atmosphère riche en oxygène. Ils ont exploité différents pigments de la chlorophylle et ils étaient de couleurs différentes. Par conséquent, des plantes d’autres planètes pourraient également se trouver sur une même planète. différents stades de développement par rapport à ce que nous voyons sur Terre aujourd'hui.
L'eau
Dans les mers et les océans la lumière est filtrée par l'eau et selon la profondeur elle crée un stratification différente des formes vivantes et des couleurs. Les organismes qui vivent dans les profondeurs disposent en effet de pigments adaptés pour absorber toute la lumière qui peut atteindre de telles profondeurs.
Les types d'étoiles
Les étoiles émettent différents spectres lumineux en fonction de leur taille, de leur âge et de leur température (ou couleur).
Le étoiles plus chaudgrands et lumineux, émettent principalement lumière bleue et les photons ont tendance à être très énergétiques. Le flux de photons bleus provenant des étoiles F est si élevé que le usine ils pourraient le refléter complètement en utilisant un pigment de type anthocyanique, donnant un couleur bleue sur les feuilles. Alternativement, l'inverse pourrait également se produire : les plantes pourraient se nourrir uniquement du rayonnement le plus intense, le bleu, en se libérant des couleurs qui vont du vert au rouge.
Pour eux étoiles semblables au Soleil, le spectre lumineux va de l’infrarouge à l’ultraviolet, concentre toutes les couleurs de l’arc-en-ciel et est centré sur les couleurs du bleu et du vert. Les photons « bleus » transportent plus d'énergie que les photons « verts », qui à leur tour ont plus d'énergie que les photons « rouges ». En termes de quantité, cependant, c'est l'inverse qui se produit : il y a beaucoup de photons rouges et peu de bleus. Les plantes d’autres planètes en orbite autour d’étoiles similaires au Soleil pourraient absorber des photons rouges et bleus, réfléchissant les photons verts, comme cela se produit sur Terre.
À la surface de étoiles plus froides les photons sont avant tout rouge, semblable à ce qui se passe sur Terre. Le rayonnement visible disponible pour la photosynthèse des étoiles F, G ou K ressemble à celui de la Terre, donc sur les planètes tournant autour des étoiles K, les plantes peuvent avoir des couleurs similaires aux plantes sur Terre mais avec de petites variations.
Le les étoiles les plus froides de tous les temps ce sont les plus petits, les plus froids et les plus anciens, avec le plus de lumière rouge. Ils émettent moins de rayonnement visible que notre Soleil, avec des pics de rayonnement dans la zone infrarouge, non visibles à l'œil humain. Autour d’une jeune étoile M, la planète recevrait la moitié de l’énergie que nous recevons aujourd’hui sur Terre. Son évolution pourrait favoriser différents types de pigments de photosynthèse afin que les feuilles soient capables de capter toute l'énergie lumineuse incidente. Le usine ils pourraient donc sembler noir à nos yeux.