La conversión ascendente no lineal de frecuencia por duplicación en minerales de sulfuro permite la fotosíntesis oxigénica en la profundidad del mar

RESUMEN La emisión de luz visible que supera la radiación térmica pura ha sido registrada en respiraderos hidrotermales en el fondo marino, sin embargo, los mecanismos subyacentes permanecen sin explicación. Aquí, mostramos que la luz visible puede ser producida a partir de radiación infrarroja geotérmica a través de la conversión ascendente no lineal por duplicación de frecuencia en minerales de sulfuro que son abundantes en los respiraderos hidrotermales. La calcopirita exhibe una generación significativa de segundo armónico, que se amplifica aún más bajo alta presión, generando un flujo de fotones de 400–700 nm tres órdenes de magnitud mayor que la emisión de cuerpo negro. Al ser expuesta a una irradiación de 1064 nm, la calcopirita induce respuestas fluorescentes en el cianobacterium Synechococcus sp. PCC 7002 a 656 y 685 nm, sugiriendo que la luz de 532 nm convertida es absorbida por los ficobilisomas y transferida al fotosistema II. El análisis metagenómico revela una fuerte correlación entre cianobacterias y respiraderos ricos en calcopirita y de alta temperatura. Procesos de conversión ascendente similares también se han observado en otros minerales de sulfuro, emitiendo longitudes de onda que cubren todo el espectro visible. Estos hallazgos descubren un nuevo mecanismo fotónico mediado por minerales que genera luz visible biológicamente relevante en los respiraderos hidrotermales, que puede ser aprovechada por cianobacterias fotosintéticas oxigénicas en la biosfera profunda de la Tierra y posiblemente más allá.