У глибинах Карлсбадських печер у США вчені виявили мікроби, які здійснюють фотосинтез у повній темряві. Вони використовують ближнє інфрачервоне світло замість видимого. Це відкриття може змінити критерії пошуку життя на екзопланетах, особливо біля червоних карликів.

Біологиня печер Гейзел Бартон із Університету Алабами понад два десятиліття досліджує мікробне життя під землею. Та навіть її здивувала експедиція до печерної системи в національному парку Карлсбадські печери. Під скелястими каньйонами пустелі Чіуауа тут розташована мережа зі 119 печер, що сформувалися мільйони років тому через розчинення вапняку сірчаною кислотою. Про це пише ВВС, інформує UAINFO.org з посиланням на "24 канал".

Як фотосинтез у темряві змінює пошук позаземного життя?

Разом із мікробіологом Ларсом Берендтом з Уппсальський університет вона вирушила за межі туристичних маршрутів. У повній темряві, де не видно навіть руки перед обличчям, дослідники спрямували світло ліхтаря на стіну і побачили яскраво-зелену біоплівку. Аналіз показав: це ціанобактерії – організми, які зазвичай залежать від сонячного світла.

Здавалося б, у глибині печери фотосинтез неможливий. Рослини і більшість ціанобактерій використовують хлорофіл a, який працює у видимому спектрі до 700 нм. Проте печерні мікроорганізми виявилися іншими. Вони мають хлорофіл d і f, що дозволяє поглинати ближнє інфрачервоне світло – до 780 нм.

Як пише Appn, вапняк майже повністю поглинає видиме світло, але відбиває ближнє інфрачервоне. За вимірюваннями команди, у найглибших частинах печери концентрація такого випромінювання була у 695 разів вищою, ніж біля входу. Саме там формувалися найбільші колонії ціанобактерій.

Дослідники перевірили й інші віддалені гроти парку та знову знайшли фотосинтезувальні мікроби. За словами Берендта, вони не лише виживають, а активно здійснюють фотосинтез у середовищі, ізольованому протягом десятків мільйонів років.

Від печер до екзопланет

Ідея життя без Сонця не нова. Ще у 1890 році український мікробіолог Сергій Виноградський описав хемосинтез – отримання енергії з хімічних реакцій. У 1996 році Хідеакі Міяшіта відкрив морську ціанобактерію Acaryochloris marina, здатну використовувати інфрачервоне світло. А у 2018 році дослідники з Імперського коледжу Лондона виявили подібні організми в Єллоустоні та прибережних скелях Австралії.

Проте знахідка в Карлсбаді має особливе значення для астробіології. Більшість зірок у нашій галактиці – це червоні карлики, або зірки типу M. Вони випромінюють переважно ближнє інфрачервоне світло. Раніше вважалося, що фотосинтез ефективний лише до межі 700 нм, тому зона придатності до життя навколо таких зірок вважалася вузькою.

Тепер межу можна переглянути. Якщо фотосинтез можливий за довших хвиль і мінімального освітлення, перелік потенційно населених світів розширюється. Це важливо для роботи телескопів, зокрема James Webb Space Telescope, які аналізують світло, що проходить крізь атмосферу екзопланет.

Коли планета проходить перед зіркою, її атмосфера поглинає певні довжини хвиль. За спектром можна визначити наявність кисню та інших газів, що можуть свідчити про біологічні процеси. За словами Бартон, природа рідко створює кисень без участі життя, тому його виявлення стало б вагомим аргументом на користь існування біосфери.

Бартон і Берендт подали пропозицію до NASA, щоб визначити мінімальні рівні освітлення і максимальні довжини хвиль, за яких можливий фотосинтез. Це допоможе скоротити список цілей для спостережень із сотень мільярдів зірок до значно меншої кількості найперспективніших кандидатів.

Таким чином, відкриття у темних печерах Нью-Мексико може змусити астрономів переосмислити стратегію пошуку життя – і спрямувати телескопи туди, де раніше його не шукали.