A Deep Carbon Observatory (DCO) kutatói átalakítják az élet megértését a föld mélyén és talán más világokban is. Felfedezéseik azt sugallják, hogy bőséges élet létezhet más bolygók és holdok felszínén, még akkor is, ha a hőmérsékletek szélsőségesek, az energia és a tápanyagok kevés. Azt is felfedezték, hogy a föld mélyén rejtett élet százszor több széntartalommal rendelkezik, mint az emberiség egésze, és hogy a mély bioszféra majdnem kétszerese a Föld óceánjainak térfogatának.
"A szénciklus meglévő modelljei ... még folyamatban vannak." - Dr. Mark Lever, a DCO Deep Life Közösségi Irányítóbizottsága. ”
A DCO nem egy létesítmény, hanem 52 országból több mint 1000 tudósból álló csoport, köztük geológusok, vegyészek, fizikusok és biológusok. Közeledik egy tízéves projekt vége annak megvizsgálására, hogy a mély szénciklus hogyan befolyásolja a Földet. A Föld szénének 90% -a a bolygó belsejében van, és a DCO az első erőfeszítésünk, hogy valóban megértsük.
A DCO globális törekvés. A tudósok csoportjai feltárták a Föld néhány legmélyebb bányáját, mélyebbre fúrtak az óceán fenekén, mint valaha, és megvizsgálták a vulkánokat a Föld mély szénciklusának megértése érdekében. És még nem egészen készek.
Felfedezték egy furcsa földalatti világot, amely 245–385-szer annyi széntartalmú, mint az egész emberiség. A DCO szerint a Föld baktériumainak és archaájának 70% -a föld alatt él, és a legmélyebb ismert felszínen vannak. És néhányuk zombik.
Néhányuk olyan környezetben létezik, ahol rendkívül alacsony az energia- és tápanyagszint. Alig nőnek, és a rendelkezésre álló erőforrásaikat önmaguk megtartására fordítják, nem pedig szaporodásra. Ezek a „zombi” baktériumok több millió évet élhetnek szaporodás nélkül, lenyűgöző felfedezés, amelynek következményei vannak a földi élet történetére és az élet más világokon való létezésére.
A DCO munkájának mélyebb megismerése érdekében Dr. Mark Lever-rel, geomikrobiológussal és a zürichi svájci szövetségi technológiai intézet professzorával beszéltem. Dr. Lever szintén a DCO Deep Life közösségi irányítóbizottságában van, és további betekintést nyújt nekünk a DCO munkájába, a jövőbeni dolgokba, és hogy milyen következményekkel jár az Élet keresése szempontjából.
Az alábbiakban részleteket készítünk egy Dr. Leverrel küldött e-mail interjúról, amelyben a mély szénciklusról és a Föld mélyén éltünk.
UT: Tudom, hogy a tudósok vonzó okból vonakodnak túl sokat spekulálni. A Space Magazine azonban elsősorban egy űrtudományi webhely, és tudom, hogy olvasóink kíváncsi lennének, hogyan kapcsolódik ez az ismeret az élet kereséséhez a Naprendszerünkben. Mars? Jégholdok? Más világok?
ML: „Sokat beszéltek arról, hogy a Föld mély szénciklusának tanulmányozása során nyert alapvető ismereteket felhasználjuk a Naprendszerünk más bolygóin és bolygó holdjaiin való alkalmazhatóság és a szén-dioxid-ciklus feltárására. Hasonló a Föld bolygóhoz, amelynek gazdag és hatalmas bioszféra van felszíni kőzetében és üledékes környezetében, ezeknek a bolygóknak és holdaiknak bőséges és változatos bioszféra is lehet a gyakran lakhatatlan felületeik alatt. "
„… Bolygónk… tökéletes technológiai kísérleti helynek bizonyulhat, amely lehetővé teszi az élet felfedezését és részletes tanulmányozását a Naprendszerünkben és azon túl”. - Dr. Mark Lever.
„A Föld mély életének felfedezéséhez használt technológiák közül sok, beleértve a fúrási technológiákat, amelyek hozzáférést biztosítanak a szennyeződésmentes mintákhoz a tengerfenék alatti kilométerre vagy a mély antarktiszi jégképződmények aljára, valamint a kifinomult automatizált megfigyelő eszközök és eszközök , elengedhetetlen lesz ezen földönkívüli rendszerek feltárásához. "
"Bolygónk kiderülhet, hogy - részben a DCO szponzorálása mellett - a tökéletes próbapálya olyan technológiák számára, amelyek lehetővé teszik az élet felfedezését és részletes tanulmányozását a Naprendszerünkben és azon túl."
"Azt is gondolom, hogy a tudományos felismerések relevánsak más bolygókon az élet felfedezésében és felfedezésében. A Deep Carbon Observatory kutatásának egyik fókuszpontja a Földön az élet - és a biológiai szén-dioxid-keringés - határainak azonosítása. Mely változók határozzák meg, hogy létezhet vagy nem létezik élet a Földön? Az Everett Shock helyesen hozta létre a „biotikus béren kívüli” kifejezést annak a képzeletbeli határnak a leírására, amely környezeti körülmények között elválasztja a lakható és a lakhatatlantól. ”
„A Föld belseje nagyon ígéretes hely ennek a biotikus bélésnek a felfedezéséhez, mivel a hőmérsékleti, pH, nyomás, pórustér, tápanyag-koncentráció és az energia rendelkezésre állása szempontjából igen széles a tartomány. Számos (DCO) expedíciónak sikerült bemélyülnie a mély üledékekbe és a sziklaképződményekbe, és képes volt dokumentálni, hogy a biomassza és az élet gazdagsága fokozatosan csökken, amíg az élet közel van a detektálási határértékhez vagy annak alá. "
"Ha a földön kívüli testekben az élet ugyanazzal vagy hasonló biokémiával rendelkezik, mint a Földön, akkor valószínűleg releváns annak megértése, hogy mi irányítja és korlátozza a Földön az élet megoszlását."
„A bolygótestek szempontjából, amelyeket elkezdtünk részletesebben vizsgálni, jelenlegi mintánk nagysága 1. Az, hogy értelmezéseink helytállóak vagy akár egyetemesek is, csak úgy határozható meg, hogy további bolygószerveket tanulmányozzunk azon túl, amelyen jelenleg élünk. tovább."
UT: A Föld szénciklusának és a mély bioszféra ezen új ismerete befolyásolja majd az éghajlatváltozás megértését, nem csak most, hanem a mélyebb múltban is?
ML: „A mély szénciklus célja az volt, hogy javítsa a szénciklus alapvető megértését a Föld kialakulása óta. E kutatás nagy része alapvetõen releváns a jelenlegi és a múltbeli klímaváltozások szempontjából, mivel hozzájárul a „felszíni világ” - a légkör, a hidroszféra és a litoszféra legkülsõ rétege - és a szén közötti cserét szabályozó tényezõk jobb megértéséhez. „Mély felszín alatti”, azaz a bolygó legnagyobb része, amely néhány méterről ezer kilométerre található a litoszféra legkülső rétege alatt. ”
"A felszíni és a felszín alatti világ széncseréjének legkisebb változásai is drámai következményekkel járnak a Föld éghajlatára - a történelem során bármikor." - Dr. Mark Lever.
„E cserék megértése rendkívül fontos a múltbeli, kortárs és jövőbeli éghajlati változások megértéséhez, mivel a„ felszíni világban ”jelen lévő szénmennyiség valószínűleg csak egy tízezde annak a szénmennyiségnek, amely a felszín alatti üledékekben jelen van a világon, és a földkéregben és a felső köpenyben található szénmennyiségnek csak százmillióda. ”
"A felszíni és a felszín alatti világ széncseréjének legkisebb változásai is drámai következményekkel járnak a Föld éghajlatára - a történelem során bármikor."
UT: Lehet, hogy a mély bioszféra szerepet játszott a Föld felépülésében a kihalási eseményekből, például a permi-triász kihalásból? Ez egy hatalmas kérdés, de lehet-e valamilyen módon megérteni a mély bioszférát a múltban, és hogyan változhatott ez az idő múlásával?
ML: „A perm-triász kihaláshoz legközelebb eső kapcsolat a másik irányba megy: bizonyítékok vannak arra, hogy ugyanabban az időben, függetlenül attól, hogy nagy meteorológiai hatásokkal járnak-e vagy sem, növekedett a metán felszabadulása a metán hidrátok, azaz „metán jég”, amely alacsony hőmérsékleten és nagy nyomás alatt képződik a tengerfenékben. ”
„A tengerfenékben található metán és metán-hidrát nagy részét valószínűleg a tengerfenék alatt száz méterre több száz méterre élő mikroorganizmusok termelik. A hatalmas mennyiségű üvegházhatást okozó gáz metánjának hirtelen felszabadulása, amelyet a mély bioszféra mikroorganizmusai által termelt, hozzájárulhatott a permi-triász kihaláshoz. ”
Az óceánokban vannak olyan mikroorganizmusok, amelyek metánt esznek és oxigént lélegeznek. Amikor az oldott metán mennyisége megnőtt, ezek a mikroorganizmusok felhasználhatták az összes oldott oxigént az óceánok egyes részein, és hozzájárultak számos tengeri állat kihalásához, amelyeknek a légzéshez és a túléléshez oldott oxigén szükséges. "
UT: A mély bioszférát egyfajta „boltozatként” gondolom a földi genetikai anyagra, egyfajta véletlenszerű megőrzésre. Gondolod, hogy van-e pontosság ebben az ötletben?
ML: „Nagyon szeretem a„ boltozat ”fogalmát, és azt hiszem, hogy van értelme, mert a Föld belső részének bizonyos környezeti típusai, pl. az ultrahatású kőzetek, a bazaltikus kéreg valószínűleg meglehetősen hasonlóak maradtak, mivel az élet eredete körülbelül négy milliárd évvel ezelőtt történt. ”
"A mikrobiális" boltozat "elképzelése valószínűleg elsősorban az élő szervezetekre vonatkozik, amelyeknek genetikai információja helyreállítási mechanizmusa van, azaz a DNS és az RNS."
„Valószínűtlennek tűnik, hogy valaha is képesek leszünk helyreállítani az ép génszekvenciákat a Föld legkorábbi élő szervezeteiből a mély bioszférában.” - Dr. Mark Lever, DCO.
„A DNS és az RNS kiváló energia- és tápanyagforrás sok mikroorganizmus számára, és ezek gyorsan lebonthatók, ha a környezetbe jutnak. Ezeket a spontán kémiai reakciók is elpusztítják - amelyek még az élő sejtekben is előfordulnak. Az élő sejtek felismerhetik a spontán mutációk nagy részét, javíthatják azokat, és így megőrizhetik olyan ép genetikai információt, amely lehetővé teszi számukra életben maradást. A halott szervezetekből származó DNS-t vagy RNS-t azonban nem javítják. ”
„Kis mennyiségű viszonylag ép DNS vagy RNS szekvencia megőrizhető a felszín alatti élőhelyekben évezredes, vagy néha néhány millió év közötti időszakokban, de valószínűleg nem ennél tovább. Valószínűtlennek tűnik, hogy valaha is képesek leszünk helyreállítani az ép génszekvenciákat a Föld legkorábbi élő szervezeteiből a mély bioszférában. "
UT: A DCO néhány lenyűgöző felfedezést tett. Mi a következő lépés a DCO-nál, és Ön szerint mi lesz a jövő iránya a mély bioszféra jövőbeni kutatásának?
ML: „A DCO finanszírozási periódusa az Alfred P. Sloan Alapítványon keresztül 2019 őszén ér véget. Nagyszabású záró konferencia kerül megrendezésre a Washington DC-ben, a Nemzeti Tudományos Akadémián, októberben, amelyben a DCO tíz éve létezik. megünnepeljük, és megvizsgáljuk a mély szén-dioxid-alapú tudomány jövőbeli irányait. ”
„A DCO tudósai között sok vita folyik a geofizikusok, geológusok, geocémikusok és mikrobiológusok e sokféleségű, interdiszciplináris közösségének fenntartása érdekében. Az egyik olyan esemény, amely folyamatosan összehoz minket, a „Mély szén-dioxid-tudomány” témájú Gordon kutatási konferencia, amelynek első alkalommal került sor 2018 nyarán, és - nagy sikerének köszönhetően, ezt a rendet a jövőben kétévente megrendezik. ”
Az egyik fontos irány a földrengések fontossága a mély bioszféra támogatásában. A földrengések új élőhelyet teremtenek a mikroorganizmusok számára, mivel a Föld kéregét megbontják, és lehetővé teszik a mikrobák számára, hogy kolonizálják ezeket a töréseket, és hozzáférjenek a kőzetekből származó energiaforrásokhoz, például a redukált vashoz. A földrengések mélyen előállított folyadékokat is pumpálnak, amelyekben gazdag mikrobiális energiaszubsztrátumok, például hidrogén vagy metán vannak, az élőképtelen Föld belsejéből a sekélyebb, alkalmazható zónákba, és ezáltal lehetővé teszik, hogy a mély élet elterjedjen a gém- és mellszívési ciklusokban szeizmikusan aktív régiókban. ”
UT: Ön szerint mi a legizgalmasabb felfedezés a DCO-tól?
"… A Föld szénciklusával kapcsolatos alapvető tudományos felfedezések lehetősége továbbra is hatalmas." - Dr. Mark Lever, DCO.
„Számomra a legizgalmasabb megállapítás az, hogy a szén-dioxid vulkáni kibocsátása a légkörbe kétszer olyan magas, mint azt korábban gondoltuk. Ez a megállapítás - a DCO sok másjával együtt - megmutatja, hogy a szénciklus meglévő modelljei, különös tekintettel a szénnek a felszíni és a felszín alatti világ közötti cseréjére, továbbra is folyamatban vannak. Következésképpen a Föld szénciklusával kapcsolatos alapvető tudományos felfedezések lehetősége továbbra is hatalmas. ”
- A Deep Carbon Observatory weboldala
- A Sötét Energia Bioszféra Vizsgálóközpontjának weboldala
- DCO sajtóközlemény: Az élet a mély földben összesen 15–23 milliárd tonna szén - százszor több, mint az embereknél
