Учените от Обсерваторията на дълбоките въглеродни емисии (DCO) трансформират нашето разбиране за живота дълбоко в Земята, а може би и в други светове. Откритията им предполагат, че в подповърхността на други планети и луни може да съществува изобилен живот, дори когато температурите са екстремни, а енергията и хранителните вещества са оскъдни. Те също откриха, че целият живот, скрит в дълбоката Земя, съдържа стотици пъти повече въглерод от цялото човечество и че дълбоката биосфера е почти два пъти по-обемна от всички земни океани.
„Съществуващите модели на въглеродния цикъл… все още са в процес на работа.“ - Д-р Марк Левър, Управляващ комитет на общността за дълбок живот на DCO. "
DCO не е съоръжение, а група от над 1000 учени от 52 страни, включително геолози, химици, физици и биолози. Те наближават края на 10-годишен проект за проучване как цикълът на дълбоките въглеродни въздействия влияе на Земята. 90% от въглерода на Земята е вътре в планетата и DCO е първото ни усилие да го разберем наистина.
DCO е глобално начинание. Екипи учени са изследвали някои от най-дълбоките мини на Земята, пробивали се по-дълбоко в океанското дъно от всякога и са проучвали вулканите в усилията си да разберат дълбокия въглероден цикъл на Земята. И все още не са напълно завършени.
Те са открили странен подземен свят, който съдържа между 245 до 385 пъти повече въглерод, отколкото цялото човечество. Според DCO 70% от бактериите и археите на Земята живеят под земята и те съществуват в най-дълбокото познато подземно пространство. А някои от тях са зомбита.
Някои от тях съществуват в среда с изключително ниско съдържание на енергия и хранителни вещества. Те почти не растат и изразходват наличните си ресурси за поддържане, а не за възпроизвеждане. Тези „зомбирани“ бактерии могат да живеят милиони години, без да се размножават, зашеметяващо откритие с последици за историята на живота на Земята и съществуването на живот в други светове.
За по-задълбочен поглед върху работата на DCO разговарях с д-р Марк Левър, геомикробиолог и професор от Швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих. Д-р Левър също е в Управителния комитет на общността за дълбок живот на DCO и ни дава повече представа за работата на DCO, какво има бъдещето и какви са последиците за търсенето на живот.
Следващите откъси са интервюта от имейл интервю с д-р Левър, обсъждащи дълбокия въглероден цикъл и живота дълбоко в Земята.
УТ: Знам, че учените не са склонни да спекулират твърде много, по уважителна причина. Но Space Magazine е предимно уебсайт за космическа наука и знам, че нашите читатели ще се чудят как тези знания са свързани с търсенето на живот в нашата Слънчева система. Марс? Ледени луни? Други светове?
МЛ: „Говори се много за използването на основните прозрения, получени от изучаването на дълбокия въглероден цикъл на Земята за изследване на обитаемостта и въглеродния цикъл на други планети и планетарни луни в нашата Слънчева система. Подобно на планетата Земя, която има богата и обширна биосфера в подземните си скални и утаечни среди, тези планети и техните луни може да имат плодородна и разнообразна биосфера под често обитаемите им повърхности. "
„… Нашата планета може да се окаже… перфектното изпитателно поле за технологии, които ще позволят откриването и подробното изучаване на живота другаде в нашата Слънчева система и извън нея.“ - Д-р Марк Левър.
„Много от технологиите, използвани за изследване на дълбокия живот на Земята, включително технологиите за пробиване, които осигуряват достъп до проби без замърсяване от километри под морското дъно или от по-дълбоките ледове на Антарктида, и сложните автоматизирани инструменти за наблюдение и инструменти, които са разработени. , ще бъдат от съществено значение за изследването на тези извънземни системи. "
„Нашата планета може да се окаже - отчасти спонсорирана от DCO - перфектното поле за тестване на технологии, които ще позволят откриването и подробното изучаване на живота другаде в нашата Слънчева система и извън нея.“
„Също така мисля, че научните прозрения са от значение за намирането и откриването на живот на други планети. Един от основните фокуси на изследванията на Обсерваторията на дълбоките въглеродни емисии е да се идентифицират границите на живота - и биологичния цикъл на въглерод - на Земята. Кои променливи определят къде животът може или не може да съществува на Земята? Еверет Шок подходящо е въвела термина „биотична ресни“, за да опише онази въображаема граница в условията на околната среда, която разделя обитаемата от нежилищната. “
„Вътрешността на Земята е много обещаващо място за изследване на тази биотична граница, поради огромния диапазон от условия по отношение на температура, pH, налягане, порно пространство, концентрации на хранителни вещества и наличие на енергия, които могат да бъдат намерени там. Няколко експедиции (DCO) успяха да пробият в дълбоки утайки и скални образувания и успяха да документират как биомасата и изобилието на живот намаляват постепенно, докато животът е близо до или под границата на откриване. "
„Ако животът на извънземни тела споделя същата или подобна биохимия на живота на Земята, тогава разбирането за това, което контролира и ограничава разпределението на живота на Земята, вероятно е от значение за тези други извънземни тела.“
„По отношение на планетарните тела, които започнахме да изследваме по-подробно, сегашният ни размер на извадката е 1. Степента, в която нашите интерпретации са правилни или дори универсални, може да бъде определена само чрез изучаване на допълнителни планетарни тела извън това, в което живеем в момента. На."
UT: Това ново знание за въглеродния цикъл на Земята и дълбоката биосфера ще окаже ли някакво влияние върху нашето разбиране за изменението на климата не само сега, но и в по-дълбокото минало?
МЛ: „Целта на дълбокия въглероден цикъл е да подобри фундаменталното разбиране на въглеродния цикъл след формирането на Земята. Повечето от тези изследвания са от съществено значение за настоящите и минали климатични промени, тъй като допринасят за по-добро разбиране на факторите, които контролират обмяната на въглерод между „повърхностния свят” - атмосферата, хидросферата и най-външния слой на литосферата - и "Дълбоко подпочвено", т.е. по-голямата част от планетата, която се намира от няколко метра до хиляди километри под най-външния слой на литосферата. "
„Дори и най-малките промени в обмяната на въглерод между повърхностния и подземния свят биха имали драматични последици за климата на Земята - по всяко време през цялата й история.“ - Д-р Марк Левър.
„Разбирането на тези обмени е изключително важно за разбирането на минали, съвременни и бъдещи климатични промени, тъй като количеството въглерод, което присъства в„ повърхностния свят “е вероятно само една десет хилядна от количеството въглерод, което присъства в подземните седименти в световен мащаб, и може би само сто милионна част от въглерода, който присъства в земната кора и горната мантия. "
„Дори и най-малките промени в обмяната на въглерод между повърхностния и подземния свят биха имали драматични последици за климата на Земята - по всяко време през цялата й история.“
УТ: Възможно ли е дълбоката биосфера да е изиграла роля за възстановяването на Земята от събития на изчезване като пермийско-триасното изчезване? Това е огромен въпрос, но има ли начин да разберем дълбоката биосфера в миналото и как тя може да се промени във времето?
МЛ: „Най-пряката връзка, която виждам към пермийско-триасовото изчезване, върви в другата посока: има доказателства, че около същото време, независимо дали е свързано с големи метеорични въздействия или не, е имало увеличение на освобождаването на метан от метанови хидрати, т.е. „метан лед“, който се образува при ниска температура и под високо налягане в морското дъно. “
„По-голямата част от метана и метановия хидрат, който присъства в морското дъно, вероятно се произвежда от микроорганизми, живеещи на метри до стотици метра под морското дъно. Рязкото отделяне на огромни количества метанен парников газ, който по принцип се произвежда от микроорганизми от дълбоката биосфера, може да допринесе за пермийско-триасното изчезване. "
„В океаните има микроорганизми, които ядат метан и дишат кислород. Когато количеството на разтворения метан се увеличи, тези микроорганизми може би са използвали целия разтворен кислород в части от океаните и са допринесли за изчезването на много морски животни, които се нуждаят от разтворен кислород, за да дишат и оцеляват. "
UT: Продължавам да мисля за дълбоката биосфера като за своеобразен „свод“ за земния генетичен материал, за своеобразно невнимателно пазене. Мислите ли, че има някаква точност на тази идея?
МЛ: „Много харесвам концепцията за„ свод “и смятам, че има смисъл, тъй като някои видове околна среда на вътрешността на Земята, напр. ултрамафичните скали, базалтова кора, вероятно са останали доста подобни от началото на живота преди около четири милиарда години. "
„Микробната идея за„ свод “вероятно се отнася главно за живи организми, които имат механизми за поправяне на генетичната си информация, т.е. ДНК и РНК.“
„Изглежда малко вероятно някога да успеем да възстановим непокътнати генни последователности от най-ранните живи организми в дълбоката биосфера.“ - Д-р Марк Левър, DCO.
„ДНК и РНК са отлични източници на енергия и хранителни вещества за много микроорганизми и бързо се разграждат от тях, ако се пуснат в околната среда. Те също са унищожени от спонтанни химични реакции, които се проявяват дори в живи клетки. Живите клетки могат да открият повечето от тези спонтанни мутации, да ги поправят и по този начин да запазят непокътната генетична информация, която им позволява да останат живи. ДНК или РНК от мъртви организми обаче не се поправят. “
„Малки количества относително непокътнати последователности на ДНК или РНК могат да бъдат запазени в подземните местообитания във времеви периоди от хиляди години или понякога няколко милиона години, но вероятно не надхвърлящи това. Изглежда малко вероятно някога да успеем да възстановим непокътнати генни последователности от най-ранните живи организми на Земята в дълбоката биосфера. “
UT: DCO направи няколко изумителни открития. Какво следва за DCO и какво според вас ще бъде насоката за бъдещи изследвания на дълбоката биосфера?
ML: „Периодът на финансиране на DCO чрез фондация„ Алфред П. Слоун “приключва през есента на 2019. Голяма заключителна конференция ще се проведе в Националната академия на науките във Вашингтон през следващия октомври, в която ще бъдат проведени 10-те години съществуване на DCO ще бъдат отбелязани и ще бъдат проучени бъдещите насоки за науката, свързана с дълбоките въглеродни емисии.
„Има много дискусии сред учените от DCO относно начините за поддържане на тази разнообразна, интердисциплинарна общност от геофизици, геолози, геохимици и микробиолози. Едно събитие, което ще ни обединява, е изследователска конференция на Гордън, тематична „Науката за дълбоките въглеродни емисии“, която се проведе за първи път през лятото 2018 г. и - поради големия си успех - се предвижда да се провежда на всеки две години оттук нататък. "
„Една важна посока е значението на земетресенията за подпомагане на дълбоката биосфера. Земетресенията създават ново местообитание за микроорганизмите, като разрушават земната кора и позволяват на микробите да колонизират тези фрактури и да имат достъп до източници на скални енергийни източници, като редуцирано желязо. Земетресенията също изпомпват течности с дълбоки източници, които са богати на субстрати от микробна енергия, като водород или метан, от необитаемата вътрешност на Земята до по-плитки, обитаеми зони и по този начин могат да позволят на дълбок живот да се разпространява в цикли на бум и разрушаване в сеизмично активни региони. "
UT: Кое лично според вас е най-вълнуващото откритие, идващо от DCO?
„… Възможността за фундаментални научни открития относно въглеродния цикъл на Земята остава огромен.“ - Д-р Марк Левър, DCO.
„За мен най-вълнуващото откритие е може би, че вулканичният поток на CO2 в атмосферата е два пъти по-висок, отколкото се смяташе досега. Тази констатация - заедно с много други от DCO - показва как съществуващите модели на въглеродния цикъл, по-специално по отношение на обмяната на въглерод между повърхностния и подземния свят, все още са в ход. Следователно, възможността за фундаментални научни открития относно въглеродния цикъл на Земята остава огромен. "
- Уебсайт на обсерваторията Deep Carbon
- Уебсайт на Център за тъмни енергийни биосфери
- Прессъобщение на DCO: Животът в дълбоките земи възлиза на 15 до 23 милиарда тона въглерод - стотици пъти повече от хората
