Deep Carbon observatorijos (DCO) mokslininkai keičia mūsų supratimą apie gyvenimą giliai Žemės viduje, o gal ir kituose pasauliuose. Jų atradimai rodo, kad gausu gyvybės gali egzistuoti kitų planetų ir mėnulių požeminiuose sluoksniuose, net ten, kur aukšta temperatūra, o energijos ir maistinių medžiagų nėra. Jie taip pat atrado, kad visą gyvenimą, paslėptą gilioje Žemėje, turi šimtai kartų daugiau anglies nei visą žmoniją, ir kad gilioji biosfera yra beveik dvigubai didesnė už visų Žemės vandenynų tūrį.
„Esami anglies ciklo modeliai ... vis dar yra darbas.“ - Dr Markas Leveris, DCO Deep Life bendruomenės iniciatyvinis komitetas. “
DKA yra ne įstaiga, o grupė, kurią sudaro daugiau kaip 1 000 mokslininkų iš 52 šalių, įskaitant geologus, chemikus, fizikus ir biologus. Jie artėja prie dešimties metų projekto, skirto ištirti, kaip giliųjų anglies ciklas veikia Žemę, pabaigos. 90% Žemės anglies yra planetos viduje, ir DCO yra mūsų pirmosios pastangos, kad iš tikrųjų suprastume.
DKA yra pasaulinis siekis. Mokslininkų komandos ištyrė kai kurias giliausias minas Žemėje, gilinosi į vandenyno dugną nei bet kada anksčiau ir patikrino ugnikalnius stengdamiesi suprasti gilųjį Žemės anglies ciklą. Ir jie dar nėra baigti.
Jie atrado keistą požeminį pasaulį, kuriame yra nuo 245 iki 385 kartų daugiau anglies nei visoje žmonijoje. Remiantis DCO, 70% Žemės bakterijų ir archajų gyvena po žeme ir yra giliausiame žinomu požemiu. Ir kai kurie iš jų yra zombiai.
Kai kurie iš jų egzistuoja aplinkoje, kurioje ypač mažai energijos ir maistinių medžiagų. Jie beveik neaugia ir išleidžia turimus išteklius savęs išlaikymui, o ne reprodukcijai. Šios „zombių“ bakterijos gali gyventi milijonus metų be dauginimosi, stulbinančio atradimo, turinčio reikšmės gyvenimo Žemėje istorijai ir gyvybės egzistavimui kituose pasauliuose.
Norėdami giliau pažvelgti į DKA darbą, kalbėjau su dr. Marku Leveriu, geomikrobiologu ir Šveicarijos federalinio technologijos instituto Ciuriche profesoriumi. Dr Leveris taip pat yra DCO Deep Life bendruomenės valdymo komitete. Jis suteikia mums daugiau įžvalgos apie DCO darbą, apie tai, kokia yra ateitis ir ką tai reiškia gyvenimo paieškai.
Toliau pateikiamos el. Pašto pokalbio su gydytoju Leveriu ištraukos apie giluminio anglies ciklą ir gyvenimą giliai Žemės viduje.
UT: Aš žinau, kad dėl geros priežasties mokslininkai nenori per daug spėlioti. Bet žurnalas „Space Space“ visų pirma yra kosmoso mokslo svetainė ir aš žinau, kad mūsų skaitytojai stebėsis, kaip šios žinios susijusios su gyvenimo ieškojimu mūsų saulės sistemoje. Marsas? Ledo mėnuliai? Kiti pasauliai?
ML: „Buvo daug kalbėta apie pagrindinių įžvalgų, įgytų tyrinėjant giluminį Žemės anglies ciklą, panaudojimą, siekiant ištirti tinkamumą ir anglies judėjimą kitose planetose ir planetų mėnuliuose mūsų Saulės sistemoje. Panašiai kaip Žemės planetoje, kurios požeminių uolienų ir nuosėdų aplinkoje yra turtinga ir didžiulė biosfera, šios planetos ir jų mėnuliai gali turėti ištvermingą ir įvairią biosferą po savo dažnai negyvenamu paviršiumi. “
„... mūsų planeta gali pasirodyti ... tobula išbandymo vieta technologijoms, kurios leis atrasti ir išsamiai ištirti gyvenimą kitur mūsų saulės sistemoje ir už jos ribų“. - daktaras Markas Leveris.
„Daugybė technologijų, naudojamų gyvam gyvybei Žemėje ištirti, įskaitant gręžimo technologijas, kurios suteikia prieigą prie mėginių be taršos iš kilometrų žemiau jūros dugno ar iš gilių Antarktidos ledo formacijų, ir patobulintos automatizuotos stebėjimo priemonės ir prietaisai, kurie buvo sukurti , bus labai svarbu tiriant šias nežemiškas sistemas “.
„Mūsų planeta gali pasirodyti - iš dalies DKA remiama - tobula bandymų vieta technologijoms, kurios leis atrasti ir išsamiai ištirti gyvenimą kitur mūsų saulės sistemoje ir už jos ribų“.
„Aš taip pat manau, kad mokslinės įžvalgos yra svarbios ieškant ir atrandant gyvybę kitose planetose. Vienas iš pagrindinių „Deep Carbon“ observatorijos tyrimų krypčių yra nustatyti gyvybės ir biologinio anglies ciklo ribas Žemėje. Kurie kintamieji nulemia gyvybės egzistavimą Žemėje? Everett Shock taikliai sugalvojo terminą „biotinis pakraštys“, kad apibūdintų tą įsivaizduojamą ribą aplinkos sąlygomis, skiriančią apgyvendinamą ir negyvenamą. “
„Žemės interjeras yra labai perspektyvi vieta ištirti šį biotinį pakraštį, nes ten galima rasti daugybę įvairių sąlygų - temperatūros, pH, slėgio, porų erdvės, maistinių medžiagų koncentracijos ir energijos. Kelios (DCO) ekspedicijos sugebėjo įsigilinti į gilių nuosėdų ir uolienų formacijas ir sugebėjo dokumentuoti, kaip palaipsniui mažėja biomasė ir gyvybės gausa, kol gyvybė yra artima ar mažesnė už aptikimo ribą. “
„Jei nežemiškų kūnų gyvenimas yra tas pats ar panašus kaip biochemijos, palyginti su gyvenimu Žemėje, tada supratimas, kas kontroliuoja ir riboja gyvybės pasiskirstymą Žemėje, greičiausiai bus svarbus šiems kitiems nežemiškiems kūnams.“
„Kalbant apie planetų kūnus, kuriuos mes pradėjome tyrinėti išsamiau, mūsų dabartinis imties dydis yra 1. Tai, kiek mūsų aiškinimai yra teisingi ar net universalūs, galime nustatyti tik tyrę papildomus planetų kūnus, esančius ne tik tuo metu, kur mes gyvename. įjungtas. “
UT: Ar šios naujos žinios apie žemės anglies ciklą ir gilią biosferą turės įtakos mūsų supratimui apie klimato pokyčius ne tik dabar, bet ir giliau praeityje?
ML: „Giluminio anglies ciklo tikslas buvo pagerinti pagrindinį supratimą apie anglies ciklą nuo pat žemės susiformavimo. Didžioji dalis šių tyrimų yra iš esmės susiję su dabartiniais ir buvusiais klimato pokyčiais, nes padeda geriau suprasti veiksnius, kontroliuojančius anglies mainus tarp „paviršiaus pasaulio“ - atmosferos, hidrosferos ir atokiausio litosferos sluoksnio - ir „Gilus požeminis paviršius“, ty didžioji planetos dalis, esanti nuo kelių metrų iki tūkstančių kilometrų žemiau viršutinio litosferos sluoksnio. “
"Net mažiausi anglies mainų tarp paviršinio ir požeminio pasaulio pokyčiai bet kuriuo metu per jos istoriją turėtų dramatiškų padarinių Žemės klimatui." - daktaras Markas Leveris.
„Suprasti šiuos mainus yra nepaprastai svarbu norint suprasti praeities, šiuolaikinius ir būsimus klimato pokyčius, nes anglies kiekis, esantis„ paviršiniame pasaulyje “, yra turbūt tik viena dešimtoji tūkstančio viso anglies kiekio, esančio požeminiuose nuosėdose visame pasaulyje, ir galbūt tik šimtą milijonąją dalį anglies kiekio, esančio Žemės plutoje ir viršutinėje mantijoje “.
"Net mažiausi anglies mainų tarp paviršinio ir požeminio pasaulio pokyčiai bet kuriuo metu per jos istoriją turėtų dramatiškų padarinių Žemės klimatui."
UT: Ar gilioji biosfera galėjo turėti įtakos žemės atsigavimui po išnykimo įvykių, tokių kaip Permos triaso išnykimas? Tai didžiulis klausimas, tačiau ar yra koks nors būdas suprasti gilią biosferą praeityje ir kaip ji ilgainiui pasikeitė?
ML: „Pats tiesioginis ryšys, kurį aš galiu pamatyti su Permijos-Triaso išnykimu, eina kita linkme: yra įrodymų, kad maždaug tuo pačiu metu padidėjo metano išsiskyrimas iš metano. metano hidratai, ty „metano ledas“, kuris jūros dugne susidaro žemoje temperatūroje ir aukštame slėgyje “.
„Didžiąją dalį jūros dugne esančio metano ir metano hidrato greičiausiai gamina mikroorganizmai, gyvenantys metrų atstumu iki šimtų metrų žemiau jūros dugno. Staigiai išleidus didžiulį kiekį stiprių šiltnamio efektą sukeliančių dujų metano, kuris iš esmės buvo pagamintas giliosios biosferos mikroorganizmų, galėjo prisidėti prie Permos triaso išnykimo. “
„Vandenynuose yra mikroorganizmų, kurie valgo metaną ir kvėpuoja deguonimi. Kai padidėjo ištirpusio metano kiekis, šie mikroorganizmai galėjo sunaudoti visą ištirpusį deguonį vandenynų dalyse ir prisidėti prie daugelio jūrų gyvūnų, kuriems kvėpuoti ir išgyventi reikia ištirpusio deguonies, išnykimo. “
UT: Aš nuolat galvoju apie gilią biosferą kaip savotišką žemiškos genetinės medžiagos „skliautą“, savotišką netyčinį saugojimą. Ar manote, kad ši idėja yra tiksli?
ML: „Man labai patinka„ skliauto “koncepcija ir manau, kad ji turi prasmę, nes tam tikri Žemės interjero aplinkos tipai, pvz. ultramaftinės uolienos, bazaltinė pluta, tikriausiai išliko gana panašios, nes gyvybė atsirado maždaug prieš keturis milijardus metų “.
„Mikrobinio„ skliauto “idėja tikriausiai taikoma gyviesiems organizmams, kurie turi mechanizmus, leidžiančius atkurti jų genetinę informaciją, t. Y. DNR ir RNR.“
„Atrodo mažai tikėtina, kad kada nors sugebėsime atkurti nepažeistų genų sekas iš ankstyviausių Žemės gyvųjų organizmų gilumoje biosferoje.“ - dr. Markas Leveris, DCO.
„DNR ir RNR yra puikūs energijos ir maistinių medžiagų šaltiniai daugeliui mikroorganizmų, todėl jie greitai suyra, jei jie patenka į aplinką. Jie taip pat sunaikinami dėl savaiminių cheminių reakcijų, vykstančių net gyvose ląstelėse. Gyvosios ląstelės gali aptikti didžiąją dalį šių spontaninių mutacijų, jas atitaisyti ir taip išlaikyti nepažeistą genetinę informaciją, leidžiančią jiems išlikti gyvam. Tačiau negyvų organizmų DNR ar RNR nepataisoma. “
„Nedideli santykinai nepažeistų DNR ar RNR sekų kiekiai gali būti išsaugoti požeminėse buveinėse tūkstančius metų, o kartais ir kelis milijonus metų, bet galbūt ne ilgiau. Atrodo, mažai tikėtina, kad kada nors sugebėsime atkurti nepažeistas genų sekas iš ankstyviausių Žemės gyvųjų organizmų gilumoje biosferoje. “
UT: DCO padarė keletą stulbinamų atradimų. Kas bus DKA ir kokia, jūsų manymu, bus ateities giliųjų biosferos tyrimų kryptis?
ML: „DCO finansavimo laikotarpis per Alfredo P. Sloano fondą baigsis 2019 m. Rudenį. Kitą spalį Vašingtone vyksiančioje Nacionalinėje mokslų akademijoje vyks didelė baigiamoji konferencija, kurioje bus paminėti 10 DCO gyvavimo metų. bus švenčiama, ir bus tiriamos būsimos giliųjų su anglimis susijusių mokslų kryptys. “
„DCO mokslininkai daug diskutuoja, kaip išlaikyti šią įvairialypę tarpdisciplininę geofizikų, geologų, geochemikų ir mikrobiologų bendruomenę. Vienas renginys, kuris mus suartins, yra „Gordon“ tyrimų konferencija, kurios tema „Giliųjų anglies mokslas“, kuri pirmą kartą vyko 2018 m. Vasarą ir kuri, atsižvelgiant į didelę sėkmę, planuojama rengti kas dvejus metus. “
„Viena svarbi kryptis yra žemės drebėjimų svarba palaikant giliąją biosferą. Žemės drebėjimai sukuria naują mikroorganizmų buveinę, suskaidydami žemės plutą ir leisdami mikrobams kolonizuoti šiuos lūžius ir pasiekti iš akmens gaunamus energijos šaltinius, pavyzdžiui, sumažintą geležį. Žemės drebėjimai taip pat pumpuoja iš giliai gaunamus skysčius, kuriuose gausu mikrobinių energijos substratų, tokių kaip vandenilis ar metanas, iš negyvenamų Žemės vidų į seklesnes, gyvenamąsias zonas, ir tai gali leisti giliam gyvenimui plisti įsibėgėjant bumo ir biustų ciklams seismiškai aktyviuose regionuose. “
UT: Kas, jūsų manymu, yra įdomiausias atradimas, gautas iš DCO?
„… Galimybė ištirti fundamentinius mokslinius atradimus, susijusius su Žemės anglies ciklu, išlieka didžiulė“. - Daktaras Markas Leveris.
„Man labiausiai jaudinantis pastebėjimas yra tai, kad ugnikalnio CO2 srautas į atmosferą yra dvigubai didesnis nei manyta anksčiau. Šis atradimas, kaip ir daugelis kitų DKA, rodo, kad esami anglies ciklo modeliai, visų pirma atsižvelgiant į anglies mainus tarp paviršiaus ir požeminio pasaulio, vis dar tebevyksta. Todėl galimybė ištirti fundamentinius mokslinius atradimus, susijusius su Žemės anglies ciklu, išlieka didžiulė. “
- „Deep Carbon“ observatorijos svetainė
- Tamsiosios energijos biosferos tyrimų centro svetainė
- DCO pranešimas spaudai: Gyvenimas giliose žemėse iš viso sudaro 15–23 milijardus tonų anglies - šimtus kartų daugiau nei žmonėms
