Биолог пещер Гейзел Бартон из Университета Алабамы более двух десятилетий исследует микробную жизнь под землей. Но даже ее удивила экспедиция в пещерную систему в национальном парке Карлсбадские пещеры. Под скалистыми каньонами пустыни Чиуауа здесь расположена сеть из 119 пещер, сформировавшихся миллионы лет назад из-за растворения известняка серной кислотой. Об этом пишет ВВС.
Смотрите также Бактерии, собачья ДНК и кокаин: в каких странах мира самые грязные банкноты
Как фотосинтез в темноте меняет поиск внеземной жизни?
Вместе с микробиологом Ларсом Берендтом из Уппсальского университета она отправилась за пределы туристических маршрутов. В полной темноте, где не видно даже руки перед лицом, исследователи направили свет фонаря на стену и увидели ярко-зеленую биопленку. Анализ показал: это цианобактерии – организмы, которые обычно зависят от солнечного света.
Казалось бы, в глубине пещеры фотосинтез невозможен. Растения и большинство цианобактерий используют хлорофилл a, который работает в видимом спектре до 700 нм. Однако пещерные микроорганизмы оказались другими. Они имеют хлорофилл d и f, что позволяет поглощать ближний инфракрасный свет – до 780 нм.
Как пишет Appn, известняк почти полностью поглощает видимый свет, но отражает ближний инфракрасный. По измерениям команды, в самых глубоких частях пещеры концентрация такого излучения была в 695 раз выше, чем у входа. Именно там формировались самые большие колонии цианобактерий.
Исследователи проверили и другие отдаленные гроты парка и снова нашли фотосинтезирующие микробы. По словам Берендта, они не только выживают, а активно осуществляют фотосинтез в среде, изолированной в течение десятков миллионов лет.
От пещер до экзопланет
Идея жизни без Солнца не нова. Еще в 1890 году украинский микробиолог Сергей Виноградский описал хемосинтез – получения энергии из химических реакций. В 1996 году Хидеаки Мияшита открыл морскую цианобактерию Acaryochloris marina, способную использовать инфракрасный свет. А в 2018 году исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили подобные организмы в Йеллоустоне и прибрежных скалах Австралии.
Однако находка в Карлсбаде имеет особое значение для астробиологии. Большинство звезд в нашей галактике – это красные карлики, или звезды типа M. Они излучают преимущественно ближний инфракрасный свет. Раньше считалось,, что фотосинтез эффективен только до предела 700 нм, поэтому зона пригодности к жизни вокруг таких звезд считалась узкой.
Теперь предел можно пересмотреть. Если фотосинтез возможен при более длинных волнах и минимальном освещении, перечень потенциально обитаемых миров расширяется. Это важно для работы телескопов, в частности James Webb Space Telescope, которые анализируют свет, проходящий сквозь атмосферу экзопланет.
Когда планета проходит перед звездой, ее атмосфера поглощает определенные длины волн. По спектру можно определить наличие кислорода и других газов, что могут свидетельствовать о биологических процессах. По словам Бартон, природа редко создает кислород без участия жизни, поэтому его обнаружение стало бы весомым аргументом в пользу существования биосферы.
Бартон и Берендт подали предложение в NASA, чтобы определить минимальные уровни освещения и максимальные длины волн, при которых возможен фотосинтез. Это поможет сократить список целей для наблюдений с сотен миллиардов звезд до значительно меньшего количества перспективных кандидатов.
Таким образом, открытие в темных пещерах Нью-Мексико может заставить астрономов переосмыслить стратегию поиска жизни – и направить телескопы туда, где раньше ее не искали.