Древне бактерије са скоро две миље испод Земљине површине: то је оно што је прво нацртало Туллис Онстотт да започне своју потрагу за животом на најневероватнијим местима. Геомикробиолог је управо присуствовао састанку америчког Министарства енергетике 1992. о стијенама за које се процењује да су старе више од 200 милиона година - старије од већине диносауруса. Ове праисторијске стијене су пронађене из бунара за истраживање гаса, а испоставило се да бају бактеријама.
Сличан садржај
- Тајанствени марсовски "карфиол" могао би бити најновији наговештај о ванземаљском животу
- Десетљетна потрага за бушењем у земаљском огртачу, ускоро би могла да дође до прљавштине
"То је за мене било прилично невероватно", каже Онстотт са Универзитета Принцетон. "Идеја да ове бактерије живе у тим тријанским стијенама откад су депоноване у време пре диносауруса, та идеја ми се свидјела", каже он.
Ове стијене су биле међу првим суштинским доказима да је живот постојао миљама под земљом, па су скочили напоре истраживача да проучавају живот у такозваном дубоком подземљу. У протеклих 20 година, Онстотт и други су открили да постоји већи избор живота на много неугоднијим местима него што је ико замислио.
Дубок живот је пронађен широм света и под различитим условима - у нафтним пољима и рудницима злата, испод ледених плоча на Гренланду и Антарктику, у седиментима и стијенама испод океанског дна. Ова места могу бити изузетно непријатељска окружења, са притисцима 10 до 100 пута већим од површине. Температуре се могу кретати од скоро смрзавања до више од 140 степени Фаренхита.
Километар или више испод површине нема сунчеве светлости и врло мало кисеоника. У тим строгим окружењима бића морају да изгребе живот са било којом енергијом коју могу да прикупе из своје околине. То значи да темпо живота доле понекад може бити невероватно спор. Ти микроби могу бити хиљаду или милион пута мање обилни него њихова браћа изнад земље. А неки су можда постојали стотинама, хиљадама или чак милионима година - прави микроскопски Метузалеми.
Ова дубока створења су разнолика, састоје се од бактерија и других једноћелијских организама званих археје. Постоје чак и вишећелијске животиње миљама испод површине, укључујући ситне црве зване нематоде.
„Оно што је изненадило док настављамо са истраживањем овог дубоко скривеног свемира, јесте да је тамо доле сложенији него што смо могли и замислити када смо почели гледати узорке из тријаса још у 90-има“, каже Онстотт.
Та сложеност отворила је свет могућности за истраживаче, од чишћења отровног отпада до потраге за ванземаљским животом. Неки од ових дубоких организама директно се хране металима и минералима и могу утицати на подземне воде повећавајући или смањујући ниво арсена, уранијума и токсичних метала. Научници се надају да ће ове бактерије ускоро моћи да се прилагоде за хватање или уклањање таквих штетних материја из ствари попут отпадних вода које цури из рудника.
Али можда ме највише мучи идеја да су услови дубоко под земљом тако туђи да могу дати истраживачима назнаке где да пронађу ванземаљски живот - и како би тај живот могао да изгледа.
„То се директно односи на то да ли живот може постојати испод површине Марса“, каже Онстотт. "То је заиста оно што ме привукло у ово поље од почетка, и за мене је и даље покретач."
Између екстремних окружења и релативне оскудице организама, истраживачи иду у велику дубину - и дубину - да би проучили ове микробе. Улажу се у мине и пећине или користе бушилице за вађење узорака са испод земаљских налазишта или из дна океана. У неким областима може бити потребно неколико дана да се добије чак и један узорак. "Одлазак до краја земље и бушење, или одлазак на Арктик и прелазак земље испод миље да бисте добили узорак, није лако", каже Онстотт.
Сондирање паклених дубина
Скоро километар испод Земљине површине, дубоко унутар јужноафричке Руднице злата Беатрик, Маггие Лау тражи живот. Вруће је и влажно, а само предња светла крше мрак док Лау, геомикробиолог из Онстоттове групе на Универзитету у Принцетону, скупља воду из бушотина. То су рупе које су укопане у стијену геолози који су тражили џепове за гас и воду пре рударских операција. Лау пуни асортиман бочица са узорцима гаса и воде, а запремина је мања од једне чајне кашике до нешто више од две пинте.
Маггие Лау сакупља воду из бушотине у бочици удаљеној више од две миље испод Земљине површине у руднику злата ТауТона у Јужној Африци. (Францоис Вермеулен (Директор за геознаности, АнглоГолд Асханти Лимитед)) Гас који Лау сакупља може открити колико је вода стара. „Узорци које проучавам су стари од око 40.000 до 80.000 година“, каже она. Вода је можда настала на површини и текла кроз пукотине током хиљада или чак милиона година, спуштајући са собом микроорганизме било са површине, било из плитких подручја подземља.
За разлику од воде, Лау води бржи и драматичнији пут до места истраживања. Она се креће низ рударску осовину у кавезу са лифтом - који испушта готово километар за мање од минуте - а затим пређе миљу или више с натовареним руксаком. Неки тунели захтевају да истраживачи пузе, вуку своје пакете иза себе или се пробијају кроз воду високу до колена или бедара у поплављеним деловима. Повремено кавез за подизање није доступан након напорног радног дана, а Лау и Онстотт морају кренути степеницама. „Шалили смо се да је то попут степеница до неба“, каже она.
У пакленим дубинама, где вода може достићи 130 степени Фаренхеита, а саме стене су топле на додир, нема много живота. Да би сакупила што више живих ћелија за своју анализу, Лау оставља неколико својих бочица да током неколико недеља до неколико месеци филтрирају стотине до хиљаде галона воде.
Отприлике миљу испод површине Лау обично може пронаћи 1.000 до 10.000 ћелија у мање од једне чајне кашичице воде. То би могло изгледати пуно, али прстохват земље из вашег дворишта може садржати 100.000 до милион пута више ћелија. На локацијама већим од миље под земљом могло би бити само 500 ћелија по чајној кашичици воде. Лау процењује да ће морати да континуирано филтрира воду 200 дана да би добила довољно ДНК и РНК за своју анализу.
Може бити тешко узгајати бактеријске врсте у лабораторији без знања о одређеној храни коју једу или прецизним условима под којима успевају. Научници су успјели узгајати само око један посто бактерија које пронађу на својим дубоким пољима. Као резултат тога, већина врста је позната само по јединственом молекуларном потпису - а секвенцирање ДНК или РНК открило је мноштво претходно неидентификованих бактерија у узорцима које су научници сакупили доле.
Овај временски ограничени видео снимак приказује истраживаче који сакупљају узорке унутар јужноафричког рудника злата. (аутор Гаетан Боргоние)Недавно, Лау иде корак даље од откривања онога што тамо живи - жели да зна шта они зарађују за живот. Без сунчеве светлости и биљака које би задржале сунчеву енергију фотосинтезом, ове дубоко живеће бактерије морају да преживе на енергији хемијских реакција између стена и воде. Ове реакције могу произвести водоник, метан и сулфате, а научници су сматрали да ће те три хемикалије потакнути већину бактерија које живе у овим дубоким окружењима.
На своје изненађење, Лау је открила да то није случај. Уместо тога, хемикалије одржавају само мањи део бактерија, које потом производе сумпор и нитрате. У тим срединама доминирају бактерије које су се храниле тим секундарним хемикалијама.
То значи да приликом тражења дубоког живота било на Земљи или на другим световима, научници треба да траже шири спектар метаболичких реакција. „Не фокусирајте се само на неколико главних процеса. Требали бисмо отвореније гледати потпуни и потпуни метаболички пејзаж, "каже Лау.
„Способност да стварно видимо шта све раде тамо доле је апсолутно најузбудљивија ствар, нешто што смо одувек желели да урадимо и покушавамо да смислимо како да се бавимо последњих 20 година, а сада то можемо коначно то и учините “, каже Онстотт.
"[Лауов] први снимак, то је као враћање прве слике са Марса или нешто слично, невероватно је", додаје он.
Прави зоолошки врт
Тамо где постоји плен, обично постоје предатори. А бактерије чине укусан оброк за многа створења.
Кад је Гаетан Боргоние чуо за те дубоке бактерије, питао се може ли на истим подземним местима наћи црве зване нематоде - које се хране бактеријама. Боргоние, зоолог из Ектреме Лифе Исиенсиа у Гентбруггеу у Белгији, радио је на овим црвима 20 година. Знао је да нематоде могу преживети широк распон услова на површини, укључујући изузетно топле или хладне температуре и врло низак ниво кисеоника, па су у теорији врло погодни за услове дубоко под земљом.
Боргоние је позвао Онстота који га је позвао да дође истражити руднике у Јужној Африци. Али проналажење ових глиста није било лако. Иако их има на површини врло богато, у рудницима Боргоние морао је узети узорке више од 2500 галона воде да би пронашао једну нематоду. „Стварно треба да промените свој начин размишљања и напустите оно што знате са површине, јер је подземље другачија планета“, каже он.
Боргоние је открио велики број нематода које живе у рудницима у водама старим од 3.000 до 12.000 година из бушотина, као и сталактитима који висе из тунела рудника. Они укључују једну нову врсту која се налази скоро миљу испод површине, а другу неидентификовану глиста која живи више од две миље ниже. Ове животиње су биле први доказ вишећелијског, еукариотског живота овако дубоко, каже Боргоние.
За разлику од јединствених бактерија које се налазе на овим дубинама, велика већина глиста припадала је врстама које се налазе на површини. „Ове животиње су већ навикле да се стресу, а оне које су опортунистичке на површини се јако добро налазе у подземљу“, каже Боргоние.
Дубоко окружење заправо може понудити неке предности с обзиром на стабилне услове и недостатак предатора за црве. "За њих је то одмор, " каже Боргоние.
Бијеле стрелице упућују на бактерије које се налазе у биофилима у бушотинама из рудника злата Копананг из Јужне Африке. (Гаетан Боргоние) Уверен да у рудницима мора живети више таквих створења, Боргоние је две године оставио своју опрему за узорковање у јужноафричком руднику злата Дриефонтеин како би филтрирао више од три милиона галона воде - довољно да напуни скоро пет базена величине олимпијске величине.
„Тада смо нашли читав зоолошки врт“, каже Боргоние. Идентификовао је неколико других вишећелијских организама, укључујући плоснате црве и сегментиране глисте, као и оно што се чинило као рак. Скоро све ове врсте преживеле су једући бактерије.
Откривање ових организама охрабрује научнике који траже ванземаљски живот, каже Боргоние. „Мислим да је веома добро што смо нашли тако огроман екосистем под земљом, “ каже он. "Ако можемо доказати да могу да преживе у недоглед под земљом, онда би то могле бити веома добре вести за људе који траже живот на Марсу."
"Заиста бих волео (да радим) овај посао на планети Марс, " каже он. "Зато увек кажем, ако ми икада дају Марс у једном смеру за Марс, одлазим."
Алиен Дееп
Боргоние можда још нема своју карту, али надолазеће мисије за истраживање свемира могле би нам дати бољу идеју да ли би други делови Сунчевог система могли да подрже живот.
„Једна од ствари која је људима подарила осећај оптимизма када је у питању астробиологија јесте откриће да постоје организми који могу да истрају у оним што бисмо сматрали екстремним условима“, каже Тори Хоехлер, астробиолог из НАСА Амес Ресеарцх Центер. Хоехлер је члан тима НАСА Астробиологи Институте оф Роцк-Поверед Лифе који проучава како реакције између различитих врста стијена и воде могу произвести довољно енергије да подрже живот.
"Једно од најзаступљенијих станишта које је доступно вани је оно које је дефинисано стијенама и водом", каже Хоехлер. Можете замислити водоноснике како седе дубоко под површином Марса или се океани слијевају изнад камените коре Јупитеровог месеца Европе или Сатурновог месеца Енцеладуса.
НАСА-ова Еуропа вишеструка летећа мисија, за коју се очекује да ће бити лансирана у наредних пет до десет година, научницима ће дати бољу представу о томе да ли на Јупитеровом леденом месецу има окружења која би могла да подрже живот. Што се тиче Марса, истраживачи су прешли од питања да ли могу да пронађу насељено окружење до тражења доказа самог живота, каже Хоехлер.
Иако су услови на Марсовској површини тренутно изузетно неприступачни за живот, чини се да је планета у прошлости имала атмосферу и површинске воде. Да се живот тада развио, могао би се проширити и на марсовско подземље, гдје је окружење остало стабилно чак и док се површина претворила у непријатељску. Могуће је да живот и даље траје дубоко под земљом, чекајући да га ископамо.
Умјетнички приказ ЕСА-иног ЕкоМарс Ровера, који ће носити вјежбу предвиђену за сондирање до 6, 5 стопа испод површине Марсовца. (ЕСА) Нећемо морати чекати предуго да бисмо први завирили испод Марсовске површине. Мисија ЕкоМарс Европске свемирске агенције за 2018. годину избушит ће се око шест стопа испод површине Марсаца како би тражила знакове живота. То можда није довољно дубоко да нађемо живе организме, али требало би бити довољно далеко испод површине да бисмо могли пронаћи доказе о животу.
Више од 20 година откад су му древне бактерије дале увид у дубоки живот Земље, Онстотт не може да дочека шта ћемо наћи на Марсу, посебно када научници могу да ископају мало дубље.
"Ако на Марсу постоји неко слатко место, негде где добијете прави баланс температуре и воде, тада би могли постојати организми који преживе у тим условима."
Сазнајте више о овом истраживању и више на Опсерваторију дубоких угљеника.
