Când biospeologul Heather Barton s-a aventurat într-o peșteră întunecată, ultimul lucru pe care se aștepta să îl găsească erau organisme care își iau energia din lumină. Această nouă înțelegere a fotosintezei în întuneric le oferă cercetătorilor motive să creadă că viața în Univers se poate dezvolta și în locuri în care nu și-ar fi imaginat niciodată că ar putea exista.
„Peretele era verde deschis. Era cel mai iridescent verde pe care l-ai putea vedea și, totuși, bacteriile trăiau în beznă completă”, a spus Barton, profesoară de științe geologice la Universitatea din Alabama, pentru BBC.
Sub canioanele stâncoase adânci ale Deșertului Chihuahua din sudul statului New Mexico, se află o rețea de 119 peșteri ce fac parte din Parcul Național Cavernele Carlsbad. Acestea s-au format în urmă cu 4-11 milioane de ani prin interacțiunea dintre acidul sulfuric asupra rocilor calcaroase.
Caverna Carlsbad este atracția principală a parcului. Aici, stalactite lucioase se agață de tavanul Sălii Mari, o încăpere subterană uriașă de 1.220 de metri lungime și 191 de metri lățime.
„Caverna Carlsbad este foarte ușor de accesat. Este o peșteră foarte mare de calcar pe care turiștii o pot vizita, care are trepte, scări și toate lumea poate coborî [în ea]”, a spus Lars Behrendt, microbiolog al Universității Uppsala.
Aproape 350.000 de oameni vizitează anual Carlsbad, însă puțini știu că în această peșteră a fost făcută una dintre cele mai fascinante descoperiri științifice din ultimul deceniu.
„Pentru lumina infraroșie apropiată, peșterile sunt cam ca o sală a oglinzilor”
Când Behrendt a vizitat peștera în 2018, ea a fost surprinsă să găsească o pătură întreagă de bacterii verzi agățate de unul din pereții peșterii într-o zonă unde nu ajungea deloc lumina naturală.
Testele au arătat că era vorba despre cianobacterii; spre deosebire de majoritatea bacteriilor, aceste așa-numite „alge albastre-verzi” folosesc lumina soarelui ca să producă hrană.
Ele sunt verzi datorită clorofilei care absoarbe energia luminoasă. În fotosinteză, această energie este folosită pentru a converti dioxidul de carbon și apa în glucoză și oxigen. Aproape același proces are loc și în cazul cianobacteriilor, însă, în peșteră, nu ajunge lumina soarelui.
Cianobacteria are o versiune specială de clorofilă ce poate capta lumina infraroșie apropiată, care are o lungime de undă mai lungă decât lumina vizibilă și nu poate fi detectată de ochiul uman.
Deși lumina vizibilă pătrunde doar până la câțiva zeci de metri în interiorul peșterii, lumina infraroșie apropiată poată pătrunde mult mai adânc datorită capacității reflectorizante a rocilor calcaroase.
„Rocile calcaroase din care este făcută peștera absorb aproape toată lumina vizibilă, dar pentru lumina infraroșie apropiată, peșterile sunt cam ca o sală a oglinzilor”, a explicat Barton.
Cercetătorii au găsit cianobacterii chiar și în cele mai întunecate și adânci zone ale peșterii. „Am arătat nu doar că ele trăiesc acolo, jos, dar și că fac fotosinteză într-un mediu complet ferit, unde probabil că au rămas neatinse de 49 de milioane de ani”, a spus Behrendt.
În căutarea vieții extraterestre pe planetele din afara sistemului solar
Descoperirea schimbă și percepția cercetătorilor despre felul în care viața extraterestră ar putea arăta. Cele mai fierbinți, masive și luminoase tipuri de stele (clasele O și B) produc „o grămadă de radiație ultravioletă, astfel că sunt toxice pentru viață”, a explicat Barton.
Pe măsură ce stelele „îmbătrânesc”, ele se mai răcesc și devin stele de tip A, F și, într-un final, G, precum Soarele nostru. Aceasta reprezintă etapa de „adolescență” a unei stele și formează sisteme planetare unde ar fi cele mai bune șanse să descoperim forme de viață extraterestre.
Însă, stelele de tip G reprezintă doar 8% din totalul estimat de 1 miliard de trilioane de stele care ar exista în Univers. Ele consumă hidrogenul din nucleu destul de repede și devin gigante roșii, ceea ce înseamnă că viața nu poate exista decât pentru o perioadă relativ scurtă.
Odată ce își consumă combustibilul și se răcesc, aceste stele își pierd o mare parte din masă și devin stele de tip K și M, cunoscute ca „pitice roșii” datorită culorii lor roșu intens.
Toate cele peste 6.000 de exoplanete descoperite până acum se află pe orbita unor stele de tip M, potrivit BBC. Motivul are de-a face cu metoda pe care astronomii o folosesc pentru a detecta aceste planete din afara sistemului solar.
Când o planetă trece prin dreptul unei stele, aceasta diminuează temporar luminozitatea stelei. Oamenii de știință pot detecta această schimbare, dar numai dacă steaua are o luminozitate relativ scăzută de la bun început.
„Dacă încerci să faci asta cu o stea de tip G, va fi ca și când te-ai uita la soare cu binoclul; nu o să poți vedea nimic”, a spus Barton.
„Un indicator foarte, foarte puternic pentru posibilitatea existenței vieții”
Până acum, astronomii au descoperit zeci de exoplanete care se află în zona locuibilă circumstelară („zona Goldilocks”), ceea ce înseamnă că ar putea avea apă în formă lichidă la suprafață.
„Vasta majoritate a stelelor din galaxia noastră sunt stele de tip M și K”, a spus Barton. „Asta înseamnă că cele mai multe stele din galaxia noastră emit lumină infraroșie apropiată și, cu toate acestea, nu știm aproape nimic despre cum ar putea fotosinteza și viața să supraviețuiască în condițiile de lumină produse de o stea de acest gen.”
Împreună cu Behrendt, cei doi le-au propus celor de la NASA să încerce să găsească limitele vieții fotosintetice. Studiul ar putea presupune explorarea celor mai adânci și întunecate peșteri pentru a măsura cât de multă lumină este nevoie pentru ca cianobacteriile să supraviețuiască.
Această informație ar putea restrânge parametrii misiunilor de căutare a unor lumi locuibile în Univers. „Ceea ce încercăm să ne dăm seama este care este cea mai mare și cea mai mică lungime de undă a luminii la care se poate realiza fotosinteza”, a explicat Barton.
„Apoi, ceea ce poți să faci este să iei cele 100 de miliarde de potențiale stele și să îndrepți Telescopul Spațial James Webb înspre ele și să reduci numărul la, să zicem, 50 de stele” care ar putea susține viața, potrivit lui Barton.
„Există foarte, foarte puține moduri de producere a oxigenului într-o atmosferă fără viață”, a spus Barton. „Așadar, dacă poți să găsești oxigenul în atmosfera uneia dintre aceste exoplanete, ar fi un indicator foarte, foarte puternic pentru posibilitatea existenței vieții.”
Editor : Raul Nețoiu