Фотосинтез в инфракрасном диапазоне: потенциальный источник энергии для инопланетной жизни в безсолнечных местах

Новое исследование, опубликованное в майском выпуске журнала Astrophysics and Space Science, смоделировало возможность существования фотосинтетической жизни, использующей не солнечный, а геотермальный инфракрасный свет гидротермальных источников. Такие условия могут существовать под ледяной поверхностью океанической луны Юпитера Европы. Исследование провела группа ученых под руководством физика Роландо Карденаса из Центрального университета «Марта Абреу» де Лас-Вильяс в Санта-Кларе, Куба.

Идея исследования возникла после открытия в 2005 году уникальных бактерий зеленых серобактерий (green sulfur bacteria) в Тихом океане на глубине 2400 метров у гидротермального источника. На такой глубине солнечный свет отсутствует, и эти организмы выживают за счет слабого инфракрасного свечения, возникающего при быстром охлаждении перегретой воды источника в холодной океанической среде. «Когда мы узнали о бактериях, использующих инфракрасный свет для фотосинтеза, нам стало очень интересно проверить фотосинтетический потенциал при таком освещении, потому что это один из показателей того, может ли жизнь процветать вокруг гидротермальных источников», — пояснил Карденас.

Математическая модель, построенная учеными, показала, что фотосинтез в условиях инфракрасного излучения гидротермальных источников крайне малоэффективен. Более 99% доступного света приходится на низкоэнергетический инфракрасный диапазон. «Фотоны более высокой энергии не вносят значимого вклада в общий энергетический бюджет глубоководных фотосинтезирующих организмов», — отметил соавтор работы Осмель Мартин Гонсалес. Рассчитанные скорости фотосинтеза были низкими, что согласуется с наблюдениями: обнаруженные на Земле бактерии не доминируют в своем сообществе. «Организмы, которых мы нашли в источниках на Земле, я убежден, цеплялись изо всех сил и едва сводили концы с концами», — прокомментировал Роберт Блэнкеншип, профессор биологии и химии из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, участвовавший в открытии 2005 года.

Несмотря на скептицизм, авторы исследования считают, что если гипотетические организмы смогут поглощать свет с длиной волны до 1100–1300 нанометров (на Земле предел около 1000 нм), то фотосинтез у гидротермальных источников возможен. «Даже с фотосинтезом только до 1100 нанометров зеленые серобактерии могли бы в некоторой степени осуществлять фотосинтез в аналогичной среде на Европе или других планетарных телах», — заявил Карденас. Ученые надеются, что будущие миссии к Европе смогут проверить эти гипотезы. «Жизнь, кажется, находит способ. Мы с нетерпением ждем дальнейшего изучения инфракрасного фотосинтеза и его последствий для жизни в менее традиционных земных местообитаниях», — заключил Карденас.