Неколико километара јужно од Ловелл-а, Виоминг, близу границе са Монтаном, Северна железница Бурлингтон почиње постепено пењање из пашњака и стабала памучног дрвета. Стаза се уздиже у клисуру медене боје која се пробија кроз кречњак Мадисон, формацију која је већ древна у доба кад су диносауруси лутали по обалама Виоминга, а затим пролази изнад подземне коморе, 30-ак метара ниже, познате као спиља Доња Кејн. Улаз у пећину је готово невидљив, пукотина коју је скоро закопао стрмо нагомилани рушевина железничког насипа.
Сличан садржај
- Порекло живота
- ЕцоЦентер: Земља
Спуштајући се низ тај прогиб глежња иза тима научника, прстом сам се пробијао кроз пукотину од 30 инча. Сагнуо се двоструко и фурајући свој пут напријед у тами, увукао сам се у брзи поток и летио на све четири прије него што сам пронашао довољно простора да стојим усправно на обали блата. Очи су ми се убрзо прилагодиле пригушеном сјају фарова, али кожа ми је остала лепљива; за разлику од већине пећина на овој географској ширини које остају пријатно хладне током целе године, температура у Доњем Кејну лебди на непријатно влажних 75 степени. Окрутни, трули мирис заглавио ми је у грлу.
Доњи Кејн нема ниједан од блиставих стубова или кречњачких "застора" подземних туристичких места као што су пећине Царлсбад у Њу Мексику или Кентуцкијева МаммотхЦаве. Готово већи од типичне станице подземне железнице у Њујорку, Доњем Кејну недостаје ни најнижи сталактит. Па ипак, ова пећина која се не налази на леђима показала се као научни рудник злата, привлачећи у своје влажне дубине енергичну групу истраживача, коју је водила Аннетте Суммерс Енгел са Универзитета у Тексасу. Носећи заштитне маске како би се заштитио од отровних гасова који издишу из три базена са опругом, тим истражује последње поглавље у 30-годишњем напору да разуме ретки и егзотични облик пећине који Кејн представља; само десетак ових такозваних активних сулфидних пећина пронађено је широм света. Када је први пут предложена почетком 1970-их, теорија о њиховом пореклу била је толико контроверзна да је научној заједници требало готово две деценије да је прихвати. На крају, необична геохемија ових пећина преокренула је конвенционална размишљања о томе како су настале.
Што је још важније, откриће "мрачног живота" - претпостављајући колоније микроба који успевају у овим целим световним киселинама испуњеним киселинама - избацило је дуго веровање да су пећине углавном неплодна и стерилна места. Научници лове у овој некад скривеној дубини због микроба који могу довести до нових лечења рака. И пећинско истраживање утиче и на размишљања научника о пореклу живота на земљи и о његовом могућем постојању на другим световима. „Пећина је тако другачије окружење, готово као да идете на другу планету“, каже геомикробиолог Нев Мекицо Тецх-а Пенни Бостон. „У извесном смислу, то је друга планета - део наше сопствене планете коју још нисмо истражили. Као што су дубоки океани постали науци доступни тек у последњих неколико деценија, сада налазимо такав пионирски напор у пећинама. "(Телевизијско истраживање пећинског истраживања, " Мистериозни живот пећина ", емитује се на ПБС-у НОВА 1. октобра
Крајем 60-их, студент постдипломског универзитета који је тражио изазовну тему за своју докторску тезу постао је први научник који се пробио кроз пукотину на железничком насипу у Виомингу. Радозналост Степхена Егемеиера одмах је побудила необично топле температуре Доњег Кејна и непријатне мирисе. Чак су и чудније биле огромне, блатне гомиле мрвица бијелог минерала које се ријетко налазе у пећинама. Био је то гипс или калцијум сулфат, главни састојак Схеетроцка или сухозида, материјал познат из градње кућа. Када је Егемеиер открио да извори Доњег Кејна нису само врући, већ бубре гас гас-сумпор (познат по мирису роттенегг-а), теоретизирао је да је водоник-сулфид активно на делу у стварању Доњег Кена. Из којег би подземног извора на крају долазио потенцијално отровни гас - било од вулканских резервоара Иелловстоне на западу или од нафтних поља БигхорнБасин-а на југу - он је испливао из изворске воде и у пећину. Природно нестабилно, реаговала је са кисеоником у води да би формирала сумпорну киселину. Киселина је јела по зидовима пећине и стварала гипс као нуспроизвод.
Егемеиерова пионирска истраживања никада нису била широко објављена и привлачила су мало пажње 70-их година. Али док је одмицао, друга група научника су се борила са неким једнако загонетним пећинским загонеткама. Овог пута, научна детективска лова распростирала се далеко од Виомингових исцрпљених кањона у добро утопљеним дубинама главног туристичког одредишта, Царлсбад Цавернс.
Прича о раном царлсбаду у основи је прича о једном појединцу, Јиму Вхитеу. Као тинејџер 1890-их, Вхите је лутао у близини свог кампа у Гуадалупе-чесми југоисточног Новог Мексика, када је приметио чудан тамни облак који се котрљао са пустињског пода. „Мислио сам да је то вулкан“, рекао је касније, „али никад нисам видео вулкан.“ Пратећи облак до његовог порекла на устима гигантске пећине, Бели је стајао прекривен спектаклом милиона слепих мишева на ноћни ловачки егзодус. Тако је започела његова доживотна опседнутост Царлсбад пећинама, коју је углавном сам истраживао, само слабом треперењу керозинске лампе која га је водила. Вхитеове приче о огромном подземном лавиринту учиниле су га неким локалним смехом све док 1915. године није наговорио фотографа да га прати у пећини. У месецима који су уследили, Бели ће спуштати посетиоце у гвоздену канту на бљештавом витлу у тами 170 ноге испод. Данас је, наравно, његова самотна опсесија постала национални парк који годишње привлачи пола милиона посетилаца.
Али можда је највише изненађујући аспект приче из Царлсбада био тај да је још крајем 1970-их, када је посетилаца дневно било на хиљаде, минералогија пећина и њене бројне загонетне особине тешко проучавала. Спелеологија, или проучавање пећина, била је једва респектабилна наука, а према речима стручњака за пећине Царол Хилл, главни геолози су склони да одбаце „грубе шпиље“ оне које је привукла овом темом.
Затим, једног дана у октобру 1971. године, Хилл и још тројица младих дипломираних студената геологије попели су се стрмим мердевинама у једну од удаљених комора Царлсбада. Док су се клањали око Мистериозне собе, назване чудним шумом који је тамо стварао ветар, на ногама су их замаглиле плавкасте глине, а на зидовима су биле мрвице налик на кукурузне пахуљице. Оддери су још увек били масивни блокови меког, белог минерала другде у пећини. Такви блокови уопште нису требали постојати.
Као један од ствари, овај минерал, гипс, брзо се раствара у води. А конвенционално објашњење како се формирају пећине укључује дејство воде - много је - која продире кроз кречњак током више милиона година. Хемија је једноставна: док киша пада кроз атмосферу и продире у тло, он скупља угљен диоксид и ствара слабу киселу отопину, угљеничну киселину. Ова благо корозивна подземна вода једе кречњак и током еона избацује пећину.
Према овој универзално прихваћеној теорији, све кречњачке пећине требале би се састојати од дугих, уских ходника. Ипак, као што свако ко је прошетао главном атракцијом Царлсбада, Великом собом, зна да је то џиновска дворана попут катедрале која се простире на еквиваленту шест фудбалских игралишта. Да је велика подземна река исклесала ову огромну пећину, требало је да је уништи или уклони све на свом путу, укључујући и гипс. Ипак огромне беле гомиле ствари дебљине до 15 стопа леже на поду велике собе, једног од највећих пећинских простора на свету.
Збуњен, Хилл је био приморан да закључи да је неки драстично другачији начин формирања пећина морао постојати у Гуадалупе Моноунтаинс. Убрзо је смислила теорију сличну Егемеиеровој: да је водоник-сулфид који је избачен са оближњих нафтних и гасних поља уздигао се кроз планине и реаговао са кисеоником у подземној води да би створио сумпорну киселину, која је потом појела пећине током више милиона година. .
Њена теорија хидроген сулфида изазвала је снажан скептицизам међу геолозима, који су тражили доказ, који Царлсбад, као „мртав“ или више не формира пећину, није могао да пружи. Да би потврдили Хиллову теорију, научници су морали да истраже место где је сумпорна киселина још увек јела у пећини - као што је то био у Доњем Кејну. Али током година мала пећина испод железничке пруге била је мање-више заборављена.
1987. године коначно се појавила Хиллова пажљива студија о Гуадалупесима, која се поклопила са објављивањем дела Степхена Егемеиера после његове смрти 1985. Ове студије, заједно са новим открићима прегршт других активних сулфидних пећина широм света, показале су се ван сваке сумње. да су пећине у неким регионима формиране сумпорном киселином. Али сада се поставило још мукотрпније питање: Како живот може напредовати у пећинама тамних тонова пуних токсичних гасова?
Један од мојих најзанимљивијих тренутака када сам посетио Доњи Кејн био је када сам усмерио греду своје лампе у један од три базена пећине. Тачно испод водене површине протезао се луди узорак жилавог, филмског парења у упечатљивим нијансама плаво-црне, вртоглаве и украсне Даи-Гло наранџасте боје, као да је неки поп-уметник из 1960-их добацио боју у свим правцима. Понекад су ме мршави, питоми наранџасти узорци подсећали на НАСА-ине слике неплодне површине Марса. У другима је изгледало као да је неко бацио сос од шпагета у воду. И лебдећи у води директно преко сваког пролећа, паукова бела влакна попут деликатних паучина извела су сабласно подводни плес у струји која се спуштала одоздо.
Психоделичне боје припадале су бактеријским простиркама, желатинозним филмовима угљених једињења које стварају невидљиви микроби. Ови живописни нуспродукти бактеријске активности могу се видети како се групирају око врућих извора у Иелловстонеу и другде, иако на површини могу бити надвладани надметањем алги и других организама. Али шта су радили овде у Доњем Кејну, успевајући тако обилно на месту отровних гасова и без сунчеве светлости?
Током већег дела 20. века научници су веровали да ниједна бактерија не може да постоји више од неколико метара испод врха или океанског блата; испод тога, научници су мислили да је живот једноставно искрчен. Затим је 1977. године дошло до запањујућег открића бизарних цеви и других егзотичних животиња, сви згрчени око потопљених вулкана толико дубоко у Тихом океану да сунчева светлост не допире до њих. Показало се да је овај свемирски екосустав готово у потпуности зависио од активности бактерија које воле сумпор, а успевале су у струјама распадања и гасовима које ослобађају подморски отвори. Ускоро су уследила једнако запањујућа открића о микробима на другим мало вероватним местима: бактерије су пронађене у језграма бушеним више од миље испод Вирџиније, унутар стијена од неприступачног Антарктика и више од шест миља дубоко у Тихом океану на дну Маријанског рова. Неки научници сада спекулишу да скривене подземне бактерије могу бити једнаке маси свих живих материја изнад.
Овај „мрачни живот“, изолован милионима година, отвара збиља изгледе за научнике. Микробиолози се надају да подземне бактерије могу довести до нових антибиотика или лекова против рака. НАСА-ини стручњаци истражују их у нади да ће препознати потписе које би могли препознати у узорцима стена са Марса или у сондама које би једног дана могле да продру у смрзнута мора Европе, једно од Јупитерових месеци.
Али изазов за све ове ловце на подземне бубе је приступ, где долази Доњи Кејн. „Пећине нуде савршен прозор за пролазак у нормално скривени свет деловања микроба“, каже Диана Нортхуп, истражитељица пећина на Универзитету Новог Мексика. „Неки истраживачи нагађају да се живот прво развијао под земљом и преселио се на површину како су се услови побољшавали. Ако је то тачно, онда студије подземних микроба могу пружити трагове о природи неких од најранијих животних форми на земљи. "
Иако ми је ЛоверКанеЦаве дао натапање и модрицу или двије, моје нелагодности нису биле ништа у поређењу с километрима хркања и стискања потребних за продор у многе друге сулфидне пећине. Његова приступачност била је један од разлога што је Доњи Кејн прво привукао Аннетте Суммерс Енгел 1999. године и сваке године, што је омогућило њој и њеном тиму геолога, геохемичара и ДНК стручњака да релативно лако извлаче научну опрему. Њихови почетни тестови су брзо потврдили да је Степхен Егемеиер био у праву: сумпорна киселина, резултат реакције водоник-сулфида са кисеоником, заиста је још увек појела зидове пећине. Најинтригантније је било питање да ли су бактеријске простирке Ловер Кане додавале киселински напад. Пошто неке бактерије производе сумпорну киселину као отпадне производе, то се сигурно чинило могућим. План Суммерс Енгел-а био је да се позабави тим питањем из неколико различитих углова. ДНК тест, на пример, може да идентификује поједине микробе. Други тестови могу показати да ли се микроб хранио, рецимо, сумпором или гвожђем, и да ли је био под стресом или процвата.
Прелиминарни резултати поклонили су се истраживачима. „Када смо први пут дошли у Доњи Кејн“, каже Суммерс Енгел, „природно смо претпоставили да се свака простирка састоји од микроба оксидационих сумпора. То је изгледало као здрав разум. Оно што смо нашли, уместо тога, била је запањујућа сложеност. “У ствари, сваки се отирач разликовао од града на Менхетну. Било је доста микроба који једу сумпор, који су се сви хранили гасовима који врели у изворима. Али било је и немирних мешавина других бактерија. На пример, неки су, несвесни сумпора, хранили отпад који стварају њихове комшије. Ни бубе нису насумично бачене заједно. Бактерије које једу сумпор, на пример, скупљене су на врху простирке; као похлепни потрошачи кисеоника, био им је потребан ваздух на површини извора да би преживели. Произвођачи метана којима не треба кисеоник били су предвидиви у дну тепиха.
Да би открили како простирке у целини утичу на пећину, научници су осмислили тест елегантне једноставности, у који су биле укључене две пластичне цеви, од којих свака садржи идентичне кречњачке иверице. Уста једног била су прекривена грубом пластичном мрежицом, која је омогућавала да се и микроби и вода извиру унутра. Други је био прекривен мембраном која је пропуштала воду, али је чувала микробе. Након што су у пролеће неколико месеци потапали обе цеви, тим је проучавао чипс под микроскопом. Чип изложен и киселој води и микробима био је јаче уништен и ожиљак од оног који је изложен само води. Овде је био доказ да микроби који стварају киселину убрзавају стварање пећине. "Нема сумње да микроби додају хемију киселине која раствара кречњак", каже геохемичарка Универзитета у Тексасу Либби Стерн, "а да би се без простирки Доњи Кејн вероватно формирао знатно споријим темпом."
Али још један налаз био је још мучнији: потпуно нова врста микроба, коју је пробно идентификовао биолог БригхамИоунгУниверсити Меган Портер. Чини се да је нови организам уско повезан са микробовима који се налазе у подморским отворима дубоко у Тихом океану, што је вероватно тачка настанка живота. „Ово је узбудљиво откриће, “ каже Портер, „јер подразумева да су врсте метаболизама пронађене у ЛоверКанеЦаве-у веома древне.“ Такође се уклапа са све већим доказима да је живот можда започео у дубини. У подземним рајима попут пећина, подморских отвора и у тлу примитивни микроби би се склонили од вулканских експлозија, метеорских бомбардовања и интензивног ултраљубичастог зрачења због чега је планета постала тако неприступачна у својим раним годинама. У тим древним избеглиштима, у која су људи тек смислили како да продру, живот се развијао далеко од сунчеве светлости, често у екстремним условима топлоте и киселости. Кејн психоделични отирачи подсећају на то колико су древни пионири морали бити изузетно разнолики и издржљиви.
Али хоризонти истраживања пећина протежу се далеко изван наше планете. Многи астрономи и геолози нагађају да Јупитеров месец Европа и Марс садрже луку воде и подземне услове који подсећају на наше. Ако микроби могу преживети у тешким условима, зашто не би и тамо? „Наш рад у пећинама проширио је познате границе живота на нашој сопственој планети, “ каже Пенни Бостон. „Али то је такође одлична проба за проучавање биолошких налазишта на другим планетима и подстицање наше маште да повежемо„ унутрашње-земаљске “Земље са оним из свемира.“
