黑暗中光合作用的新理解意味着宇宙中生命可能存在于我们从未想象过的地方。

墙是鲜绿色的。那是你见过最闪亮的绿色，但微生物却生活在完全黑暗中

奇瓦瓦沙漠深邃的岩石峡谷下，隐藏着由119个洞穴组成的网络。这些洞穴是卡尔斯巴德洞穴国家公园的一部分，形成于四到一千一百万年前，由硫酸溶解石灰岩岩石形成。公园的主要景点是表演洞穴——卡尔斯巴德洞穴。这里，闪耀的钟乳石紧贴着大厅的屋顶，这是一个巨大的地下室，长近1220米，宽191米。

卡尔斯巴德洞穴非常容易到达。这是一个非常大的石灰岩洞穴，游客可以参观，有台阶和梯子，每个人都可以下去，洞穴系统的部分区域甚至对轮椅开放。

但大多数人却完全不知道，这个洞穴是过去十年中最令人费解的科学发现之一的发生地。在看似漆黑的环境中，微生物能够利用光源获取能量——这与红矮星发出的光类似，红矮星是银河系中最常见的恒星类型。这意味着我们可以在比以往想象的更多地方寻找外星生命。

虽然壁龛漆黑一片，但光线照亮了墙上一层绿色微生物的毯子。后来的检测显示它们是蓝细菌;与细菌相关的单细胞生物。不过，与大多数细菌不同的是，蓝藻（也称为蓝绿藻）利用太阳的光线来制造食物。

研究人员在洞穴深处发现了厚厚的绿色生物膜，即使在没有实际光线的情况下也是如此。

最终，我们到了一个不使用手电筒就什么都看不见的地方。我们必须戴上头灯才能看清眼前的手，但即便如此，你仍然能看到墙上的绿色色素。

植物呈现绿色是因为一种叫做叶绿素的化学物质，它能吸收光能。在光合作用中，这种能量被用来将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。蓝藻的这个过程大致相同。

然而，在这个洞穴里，没有阳光。那么，到底发生了什么事呢？结果发现，洞穴中的蓝藻拥有一种特殊的叶绿素，可以捕获近红外光。

这种光的波长比可见光长，在电磁波谱中位于红外光之前。人眼无法察觉。广告广告虽然植物和蓝藻利用叶绿素a 进行光合作用，但卡尔斯巴德洞穴中的蓝藻利用叶绿素d和f， 它们能够从近红外光中产生能量。虽然可见光只能深穴几百英尺，但近红外光由于石灰岩的反射特性，可以传播得更远。

构成洞穴的石灰岩几乎会吸收所有可见光，但对于近红外光来说，洞穴几乎就像一个镜子大厅。

事实上，当研究人员测量洞穴最黑暗的后部的光线时，他们发现近红外光的强度比入口处高695倍。与此同时，虽然含有叶绿素d 和f 的蓝藻在洞穴的各个部分都有存在，但它们在最黑暗、最深的地方尤为集中。研究人员还徒步前往卡尔斯巴德洞穴国家公园的其他洞穴，并对其他鲜有人至的洞穴进行了测试。在每个洞穴中，他们都在地下深处发现了进行光合作用的微生物。

它们不仅生活在那里，而且在一个可能4900万年来都未受干扰的完全封闭的环境中进行光合作用。

一些微生物可以完全依靠无机物生存 ——通过一种叫做化学合成的过程。这些微生物通过化学反应获取能量，从周围的岩石和水中摄取甲烷或硫化氢等化学物质。

发现一种名为滨海无绿藻的海洋蓝藻，它可以利用可见光和近红外光进行光合作用。这一发现开启了长达数十年的关于光合作用所需光波长的研究。

成功在装有红外LED的黑暗橱柜中培育出了光合微生物。在每种情况下，蓝藻都使用叶绿素a 利用可见光进行光合作用，但随后会切换到使用叶绿素f 利用近红外光进行光合作用——这超出了人类的视觉范围。

这些发现对其他行星上的生命形态具有影响。在寻找宜居系外行星（即围绕另一个太阳系中的恒星运行的行星）时，考虑它所围绕的恒星类型很重要。天文学家试图根据恒星发出的光的颜色对其进行分类，从而得出七类恒星 （O、B、A、F、G、K和M），它们按照温度从高到低的顺序排列。O型和B型恒星是宇宙中最热、质量最大、最亮的恒星。它们的特征是蓝白色。

它们会产生大量的UV辐射，所以对生命是有毒的。包括我们太阳在内的G型恒星呈黄色，在可见光谱中能产生大量光线。从理论上讲，这些恒星是寻找宜居世界的理想之地，但G型恒星仅占宇宙中估计的10亿万亿颗恒星的8% 。

然而，到目前为止，在我们银河系中观测到的数量最多的恒星类型是红矮星，即M型恒星。迄今为止发现的大多数岩石系外行星都被发现围绕这类恒星运行。 阿拉米25亿年前形成这些岩石结构的蓝藻，被认为在地球的“大氧化事件”中发挥了关键作用由于红矮星是低质量恒星，它们的行星往往离得很近，这使得它们更容易被发现。

M型恒星在科学家寻找系外行星的过程中如此富有成果的另一个原因是它们数量众多。然而，目前认为红矮星的宜居带非常狭窄——宜居带是离恒星最近的区域，在这个区域内，行星表面的条件既不太热也不太冷，液态水可以存在。

由于液态水的存在对地球上的生命至关重要，这一衡量标准被称为恒星的“适居带”，是天体生物学家在寻找外星生命时所关注的重点。到目前为止，他们已经发现了数十个候选星球。然而，并非所有这些行星都能维持生命，而且使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）等望远镜进行观测需要时间和大量资源。

源：BBC