Oamenii de știință cu Deep Carbon Observatory (DCO) ne transformă înțelegerea vieții adânci în interiorul Pământului și poate în alte lumi. Descoperirile lor sugerează că viața abundentă ar putea exista în sub-suprafața altor planete și luni, chiar și acolo unde temperaturile sunt extreme, iar energia și nutrienții sunt rare. De asemenea, au descoperit că toată viața ascunsă pe Pământul adânc conține de sute de ori mai mult carbon decât toată umanitatea și că biosfera profundă este aproape de două ori mai mare decât volumul tuturor oceanelor Pământului.
„Modelele existente ale ciclului carbonului… sunt încă în desfășurare”. - Dr. Mark Lever, DCO Deep Life Community Steering Committee. ”
DCO nu este o facilitate, ci un grup de peste 1.000 de oameni de știință din 52 de țări, inclusiv geologi, chimiști, fizicieni și biologi. Se apropie de sfârșitul unui proiect de 10 ani pentru a investiga modul în care Ciclul de carbon profund afectează Pământul. 90% din carbonul Pământului se află în interiorul planetei, iar DCO este primul nostru efort pentru a înțelege cu adevărat.
DCO este un efort global. Echipe de oameni de știință au explorat unele dintre cele mai adânci mine de pe Pământ, au găurit mai adânc în fundul oceanului decât până acum și au cercetat vulcani în eforturile lor de a înțelege ciclul profund al carbonului. Și nu sunt încă terminate încă.
Au descoperit o lume subterană ciudată, care deține între 245 și 385 de ori mai mult carbon decât întreaga umanitate. Conform DCO, 70% din bacteriile și arhaea Pământului trăiesc sub pământ și există în cea mai adâncă suprafață cunoscută. Iar unii dintre ei sunt zombi.
Unele dintre ele există în medii extrem de scăzute de energie și nutrienți. Abia cresc deloc și își cheltuiesc resursele disponibile pentru a se menține, mai degrabă decât pentru a se reproduce. Aceste bacterii „zombie” pot trăi milioane de ani fără să se reproducă, o descoperire uimitoare cu implicații pentru istoria vieții pe Pământ și existența vieții pe alte lumi.
Pentru o privire mai profundă asupra activității DCO, am vorbit cu dr. Mark Lever, geomicrobiolog și profesor la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich. Dr. Lever face parte, de asemenea, în cadrul Comitetului director comunitar Deep Life al DCO și ne oferă mai multe informații despre activitatea DCO, despre ce va ține viitorul și despre ce implicații are căutarea vieții.
Ceea ce urmează sunt extrase dintr-un interviu pe e-mail cu Dr. Lever care discută despre ciclul de carbon profund și despre viața adâncă în interiorul Pământului.
UT: Știu că oamenii de știință sunt reticenți să speculeze prea mult, dintr-un motiv întemeiat. Dar Space Magazine este în primul rând un site web de științe spațiale și știu că cititorii noștri se vor întreba cum se referă aceste cunoștințe la Căutarea vieții în sistemul nostru solar. Marte? Luni de gheață? Alte lumi?
ML: „S-a vorbit mult despre utilizarea ideilor fundamentale obținute în urma studierii ciclului profund al carbonului Pământului pentru a explora locuința și ciclismul carbonului pe alte planete și lunile planetare din sistemul nostru solar. Asemănător Planetei Pământ, care are o biosferă bogată și vastă în roca subterană și în mediile sedimentare, aceste planete și lunile lor pot avea o biosferă prolifică și diversă sub suprafețele lor frecvent nelocuibile. "
„… Planeta noastră s-ar putea dovedi a fi… terenul de testare perfect pentru tehnologii care vor permite descoperirea și studiul detaliat al vieții în altă parte din sistemul nostru solar și nu numai.” - Dr. Mark Lever.
„Multe dintre tehnologiile utilizate pentru a explora viața profundă pe Pământ, inclusiv tehnologiile de foraj care asigură accesul la eșantioane fără contaminare de la kilometri sub fundul mării sau de sub formațiuni de gheață adânci din Antarctica, precum și instrumentele și instrumentele de monitorizare automatizate sofisticate care au fost dezvoltate , va fi esențial pentru explorarea acestor sisteme extraterestre. "
„Planeta noastră s-ar putea dovedi - în parte, sponsorizată de DCO - terenul de testare perfect pentru tehnologii care vor permite descoperirea și studiul detaliat al vieții în altă parte din sistemul nostru solar și nu numai.”
„De asemenea, cred că ideile științifice sunt relevante pentru găsirea și descoperirea vieții pe alte planete. Unul dintre principalele focare de cercetare ale Observatorului Deep Carbon este identificarea limitelor vieții - și ale ciclului biologic de carbon - pe Pământ. Ce variabile determină unde poate sau nu există viața pe Pământ? Everett Shock a inventat în mod adecvat termenul „franj biotic” pentru a descrie acea graniță imaginară în condiții de mediu care separă locuitorii de cei neabitabili. ”
„Interiorul Pământului este un loc foarte promițător pentru a explora această franjă biotică, din cauza gamei largi de condiții în ceea ce privește temperatura, pH-ul, presiunea, spațiul porilor, concentrațiile de nutrienți și energia disponibilă. Mai multe expediții (DCO) au reușit să perfecționeze în formațiunile de sedimente și roci adânci și au reușit să documenteze modul în care biomasa și abundența de viață se diminuează treptat până când viața este aproape sau sub limita de detecție. "
„Dacă viața pe corpuri extraterestre are aceeași sau o biochimie similară vieții pe Pământ, atunci o înțelegere a ceea ce controlează și limitează distribuția vieții pe Pământ este probabil să fie relevantă pentru aceste alte corpuri extraterestre.”
„În ceea ce privește corpurile planetare pe care am început să le explorăm mai detaliat, dimensiunea noastră actuală a eșantionului este 1. Măsura în care interpretările noastre sunt corecte sau chiar universale nu pot fi determinate decât studiind corpuri planetare suplimentare dincolo de cea pe care o trăim în prezent. pe."
UT: Această nouă cunoaștere a ciclului carbonului Pământului și a biosferei profunde va avea vreun impact asupra înțelegerii noastre asupra schimbărilor climatice, nu numai acum, ci și în trecutul mai profund?
ML: „Scopul ciclului de carbon profund a fost îmbunătățirea înțelegerii fundamentale a ciclului carbonului încă de la formarea Pământului. Cea mai mare parte a acestei cercetări este fundamental relevantă pentru schimbările climatice actuale și trecute, deoarece contribuie la o mai bună înțelegere a factorilor care controlează schimburile de carbon între „lumea de suprafață” - atmosfera, hidrosfera și stratul exterior al litosferei - și „Suprafață profundă”, adică cea mai mare parte a planetei, care se află oriunde de la câțiva metri până la mii de kilometri sub stratul exterior al litosferei. ”
„Chiar și cele mai mici schimbări în schimburile de carbon între suprafața și lumea sub-suprafață ar avea consecințe dramatice asupra climatului Pământului - în orice moment de-a lungul istoriei sale. - Dr. Mark Lever.
„Înțelegerea acestor schimburi este extrem de importantă pentru înțelegerea schimbărilor climatice trecute, contemporane și viitoare, deoarece cantitatea de carbon prezentă în„ lumea de suprafață ”este probabil doar o zecime din a cantitatea de carbon care este prezentă în sedimentele subterane la nivel global, și poate doar o sută milionime din cantitatea de carbon care este prezentă în scoarța pământului și în mantaua superioară. "
„Chiar și cele mai mici schimbări în schimburile de carbon între suprafața și lumea sub-suprafață ar avea consecințe dramatice asupra climatului Pământului - în orice moment de-a lungul istoriei sale.
UT: Ar putea fi ca biosfera profundă să fi jucat un rol în recuperarea Pământului de la evenimentele de extincție precum extincția Permian-Triassic? Aceasta este o întrebare uriașă, dar există vreun fel de a înțelege biosfera profundă din trecut și cum s-a putut schimba în timp?
ML: „Cea mai directă legătură pe care o pot vedea de extincția Permian-Triassic merge în cealaltă direcție: există dovezi că în același timp, indiferent dacă este legat de impacturi meteorice mari sau nu, a existat o creștere a eliberării de metan din hidrați de metan, adică „gheață de metan” care se formează la temperaturi scăzute și sub presiune ridicată în litoral. "
„Cea mai mare parte a metanului și a hidratului de metan, care este prezent în litoralul marin, este produsă probabil de microorganisme care trăiesc la metri la sute de metri sub fundul mării. Eliberarea bruscă a unor cantități vaste de gaz metan cu efect de seră, care a fost în mare produs de microorganismele biosferei profunde, ar fi putut contribui la extincția Permian-Trișic.
„Există microorganisme în oceane care mănâncă metan și respiră oxigen. Când cantitatea de metan dizolvat a crescut, este posibil ca aceste microorganisme să fi consumat tot oxigenul dizolvat în unele părți ale oceanelor și să contribuie la stingerea multor animale marine care necesită oxigen dizolvat pentru a respira și a supraviețui. "
UT: Mă gândesc la biosfera profundă ca un fel de „boltă” pentru materialul genetic al Pământului, un fel de siguranță inadvertentă. Crezi că există vreo precizie a acestei idei?
ML: „Îmi place foarte mult conceptul de„ boltă ”și cred că are sens, deoarece anumite tipuri de mediu din interiorul Pământului, de ex. rocile ultramafice, crusta bazaltică, au rămas probabil destul de similare de la originea vieții în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani. ”
„Ideea„ bolții ”microbiene se aplică, în principal, organismelor vii, care au mecanisme pentru a repara informațiile genetice ale acestora, adică ADN și ARN.”
„Pare puțin probabil să reușim vreodată să recuperăm secvențe de gene intacte de la cele mai vechi organisme vii ale Pământului din biosfera profundă.” - Dr. Mark Lever, DCO.
„ADN-ul și ARN-ul sunt surse excelente de energie și nutrienți pentru multe microorganisme și sunt degradate rapid de acestea dacă sunt eliberate în mediu. De asemenea, sunt distruse de reacții chimice spontane - care apar chiar și în celulele vii. Celulele vii pot detecta majoritatea acestor mutații spontane, le pot repara și astfel pot menține informații genetice intacte care le permit să rămână în viață. ADN-ul sau ARN-ul organismelor moarte nu este totuși reparat.
„Cantități mici de secvențe relativ intacte de ADN sau ARN pot fi păstrate în habitatele subterane pe perioade de timp de mii de ani, sau uneori câteva milioane de ani, dar, probabil, nu dincolo de asta. Pare puțin probabil să reușim vreodată să recuperăm secvențe de gene intacte de la primele organisme vii ale Pământului din biosfera profundă. "
UT: DCO a făcut câteva descoperiri uimitoare. Ce urmează pentru DCO și care credeți că va fi direcția pentru cercetările viitoare în biosferă profundă?
ML: „Perioada de finanțare a DCO prin intermediul Fundației Alfred P. Sloan se încheie în toamna anului 2019. O mare conferință finală va avea loc la Academia Națională de Științe din Washington DC, în octombrie viitor, în care cei 10 ani de existență a DCO vor fi sărbătorite și se vor explora direcțiile viitoare pentru știința profundă legată de carbon. ”
„Există multe discuții între oamenii de știință DCO cu privire la modalitățile de menținere a acestei comunități diverse și interdisciplinare de geofizicieni, geologi, geochimiști și microbiologi. Un eveniment care ne va reuni este o conferință tematică Gordon Research „Deep Carbon Science”, care a avut loc pentru prima dată în vara anului 2018 și - datorită succesului său mare - este programată să aibă loc la fiecare doi ani de acum încolo. “
„O direcție importantă este importanța cutremurelor în susținerea biosferei profunde. Cutremurele creează un nou habitat pentru microorganisme prin fracturarea scoarței terestre și permițând microbilor să colonizeze aceste fracturi și să acceseze surse de energie derivate din rocă, cum ar fi fierul redus. Cutremurele pompează, de asemenea, fluide cu adâncime puternică, bogate în substraturi de energie microbiană, cum ar fi hidrogenul sau metanul, din interiorul Pământului nelocuibil în zone mai puțin adânci, locuibile, putând astfel să permită proliferarea vieții profunde pe ciclurile de boom și bust în regiunile seismice active. “
UT: Care credeți că este cea mai interesantă descoperire din DCO?
„… Fereastra de oportunități pentru descoperiri științifice fundamentale cu privire la ciclul carbonului Pământului rămâne vastă”. - Dr. Mark Lever, DCO.
„Pentru mine, cea mai interesantă constatare este probabil că fluxul vulcanic de CO2 în atmosferă este de două ori mai mare decât se credea anterior. Această constatare - alături de multe altele realizate de DCO - arată modul în care modelele existente ale ciclului carbonului, în special în ceea ce privește schimburile de carbon între suprafață și lumea de pe suprafață, sunt încă în curs de desfășurare. În consecință, fereastra de oportunități pentru descoperiri științifice fundamentale cu privire la ciclul carbonului Pământului rămâne vastă. ”
- Website-ul Deep Carbon Observatory
- Site-ul Centrului pentru Investigarea Energiei Întunecate a Biosferei
- Comunicat de presă DCO: Viața în totalul Pământului adânc între 15 și 23 de miliarde de tone de carbon - sute de ori mai mult decât oamenii
