Kuni 1990. aastate alguseni ei kahtlustanud keegi, kui aktiivne võib olla maa sügavuses elavate elanike elu. Teadlased usuvad nüüd, et maa all elavad mikroobid võivad olla aidanud mandreid kujundada, hapnikku vabastada ja anda elu sellisena, nagu me seda tunneme. Ajakiri Atlantik arutleb selle üle, kuidas nende mikroorganismide uurimine meie planeedil võib aidata avastada kosmose, näiteks Marsi elu.
Nad elavad tuhandeid meetrit Maa pinnast allpool. Nad toituvad vesinikust ja eraldavad metaani. Ja nad on võimelised muutma meie maailma põhjalikumalt, kui me suudame ette kujutada.
Alexis Templeton tuletab meelde 12. jaanuari 2014 kui päeva, mil vesi plahvatas. Tihedalt suletud ja veega täidetud Pyrexi klaaspudel plahvatas nagu õhupall.
Templeton sõitis oma Land Cruiseriga üle Wadi Lawayni oru konarliku ja kivise pinna, mis on lai vaal, mis lõikab läbi Omaani mägede. Ta parkis oma auto betoonplatvormile vaatega sinna, kuhu oli hiljuti puuritud kaev. Templeton avas selle kaevu kaane ja laskis pudeli selle süngesse sügavusse, lootes saada umbes 260 meetri sügavuselt veeproove.
Wadi Lavaini orgu ümbritsevad šokolaadpruuni värvi kivised tipud, need kivimid on keraamikana kõvad, kuid need on ümarad ja lohkuvad, nagu muistsed tellised. See Maa sisemuse fragment, Lääne-Virginia osariigi suurus, pigistati pinnale miljonite aastate eest tektooniliste plaatide kokkupõrkel. Need eksootilised kivimid - need kujutavad kõrvalekaldeid Maa pinnal - panid Templetoni jõudma Omaani.
Varsti pärast seda, kui ta veepudeli kaevu sügavusest üles tõstis, purskas ta sisemise rõhu all lahti. Vesi pritsis pragudest välja ja torkas nagu sooda. Tema sees plahvatanud gaas ei olnud süsihappegaas, nagu karastusjookides, vaid vesinik, põlev gaas.
Templeton on Boulderi Colorado ülikooli geobioloog ja see gaas on tema jaoks eriti oluline. "Organismid armastavad vesinikku," ütleb ta. See tähendab, et nad armastavad seda süüa. Vesinikku ei saa iseenesest pidada elu tõendiks. Kuid see viitab sellele, et Maa pinna all olevad kivimid võivad olla täpselt seal, kus elu õitsele võib jõuda.
Templeton on üks üha rohkem teadlasi, kes usuvad, et Maa sügavused on eluga täidetud. Mõnede hinnangute kohaselt võib see uurimata biosfääri osa sisaldada kümnendikust kuni poole kogu Maa elus olevast ainest.
Reklaamvideo:
Teadlased on avastanud mikroobid, mis elavad graniitkivimites umbes kahe kilomeetri (6000 jalga) sügavusel Kivistel mägedes, samuti mere settekivimites, mis pärinevad dinosauruste ajast. Nad leidsid Lõuna-Aafrika kullakaevandustes 340 meetri (11 tuhande jalga) sügavuselt isegi pisikesi elavaid asju - usse, mis näevad välja nagu krevettide lülijalgsed, baleen-röövikud.
Meie, inimesed, näeme maailma tavaliselt tahke kivimina, mis on kaetud õhukese elukihiga. Templetoni-suguste teadlaste jaoks näeb planeet siiski rohkem välja nagu juustu ring, mille tihedaid servi hävitavad pidevalt selle sügavuses elavad paljunevad mikroobid. Need olendid söövad nendest allikatest, mis ei tundu mitte ainult mittesöödavad, vaid ka mittemateriaalsed - me räägime radioaktiivsete elementide aatomi lagunemisest, protsessist, mis toimub kivide rõhu tagajärjel, kui nad vajuvad Maa sügavustesse ja nende lagunemiseni, ja võib-olla isegi umbes maavärinad.
Templeton tuli Omaani, et leida varjatud elu oase. 2014. aasta vesinikgaasi vihm oli oluline tõend selle kohta, et ta oli õigel teel. Nii naasis Templeton ja tema kolleegid eelmise aasta jaanuaris Omaani, et puurida kaev 400 meetri sügavusele ja proovida leida nende sügavuste elanikke.
Ühel kuumal talveõhtul kostis Wadi Lavaina oru päikesepõlenud lagedaid paiku müra. Selle oru keskele ilmus buldooser. Ja tema ees oli puurvõll, mis oli võimeline pöörlema kiirusega mitu pööret minutis.
Pool tosinat kõva mütsiga inimest - peamiselt kohaliku ettevõtte palgatud India töötajad - opereerisid seda taglast. Templeton ja pool tosinat muud teadlast ja kraadiõppurit seisid mitme meetri kaugusel õrna tuule käes kõikuva varikatuse varjus. Kõik nad, laudade kohal paindudes, uurisid kivimiproove, mida töötajad umbes iga tunni tagant üles tõstsid.
See rig töötas kogu päeva ja sissetulevad mullaproovid muutsid värvi sügavuse suurenemisel. Kivimi esimestel meetritel oli oranž või kollane varjund, mis näitas, et pinnalt eralduv hapnik oli kivis sisalduva raua muutnud roostes mineraalideks. 20 meetri sügavusel kadusid hapniku jäljed, kivid tumenesid roheliste-roosade värvusega mustade veenidega.
"Ilus kivi," ütles Templeton, silitades pinda latekskindaga käega. Tema prillid olid üles tõstetud ja puhkasid sirgetel tumedatel blondidel juustel, paljastades põsesid, mis olid pimendatud aastatepikkuse töö tõttu laevadel, troopilistel saartel, Arktika laiuskraadidel ja mujal. "Loodan sedalaadi materjali rohkem näha," ütles ta.
See rohekasmust kivi pakkus talle pilgu millestki, mida mujal meie planeedil on peaaegu võimatu näha.
Need kivimiproovid, mis toodi pinnale suurtest sügavustest, osutusid rauarikkaks - mineraalide kujul olevaks rauaks, mis Maa pinnal reeglina ei säilita. See maa-alune raud on keemiliselt nii reageeriv, kipub seda hapnikuga nii palju ühendama, et maa-aluse veega kokkupuutel purunevad veemolekulid. See tõmbab hapniku veest välja ja jätab vesiniku maha.
Geoloogid nimetavad seda protsessi "serpentiniseerimiseks", kuna sellel jäävad mustad, rohelised ja valged mineraalid jälgivad. Serpentiinimine toimub tavaliselt inimestele kättesaamatus kohas, sealhulgas mitme tuhande meetri sügavusel Atlandi ookeani põranda all.
Ja siin, Omaanis, satuvad maa sügavuses asuvad kivimid pinnale nii lähedale, et serpentiniseerumine toimub vaid paarsada meetrit jalge all. Vesinik, mis 2014. aastal lõi Tempeltoni veepudeli lahti, oli serpentiniseerimisprotsessi väike näide; mitu aastat tagasi selles piirkonnas puuritud vesikaev tootis nii palju vesinikku, et oli isegi plahvatuse oht, ja selle tulemusel oli valitsus sunnitud selle kiiresti kiirendama.
Vesinik on eriline aine. Seda on kasutatud Apollo kosmoseaparaadi laskumisel ja orbiidile suunamiseks üheks raketikütuseks ning see on üks energiliselt küllastunud elemente, mida leidub looduslikult Maal. See teeb sellest olulise toidu mikroobide jaoks, mis eksisteerivad Maa pinna all.
Kivimikillud, mis on ette nähtud geoloogilisteks uuringuteks.
Kokku võivad Omaani idaosas mägede all elavad mikroobid tarbida igal aastal tonni vesinikku, mille tulemuseks on aeglane ja kontrollitud gaasi põlemine, mida ensüümid kontrollivad täpselt nende veega täidetud rakkudes.
Vesinik on siiski vaid pool elu kogu võrrandist - vesiniku energia tootmiseks vajavad mikroobid selle põletamiseks midagi muud, just nagu inimkond on sunnitud toidu töötlemiseks hapnikku sisse hingama. Templetoni peamine ülesanne on täpselt aru saada, millised mikroobid "hingavad" sellisel sügavusel Maa all, kus puudub hapnik.
Kell kaks pärastlõunal suundub pekstud pikap mööda tolmust ja porist teed puurimiskohta. Tema taga on - rangelt üksteise järel - kuus kaamelit, nende pead kõigudes tuules. Need on kohalikud loomad, neid seovad lühikesed jalutusrihmad ja nad suunavad uuele karjamaale, mis asub kuskil selles orus.
Templeton, unustades kaamelid, hüüdis äkki, varjamata põnevust: "Kulla!" Ta osutas laual olevale mullaproovile, aga ka väikesele kollaste metallkristallide kogunemisele. Nende kuupkujuline kuju aitas mõista tema väikest nalja: need kristallid polnud päris kuld, vaid lollide kuld, mida nimetatakse ka raudpüriidiks.
Raudpüriit koosneb rauast ja väävlist ning see on üks mineraale, mida nimetatakse ka "biogeenseks": selle moodustumist seostatakse mõnikord mikroobide aktiivsusega. Kristallid ise võivad moodustuda jäätmetest, millest mikroobrakud "välja hingavad". Seetõttu võib püriit olla mikroobide metabolismi kõrvalsaadus - võimalust, mida Templeton nimetab "ilusaks".
Kodus Colorados pöörab ta neile kristallidele sama tähelepanu, mida arheoloog pühendaks Vana-Rooma prügihunnikule. Ta lõikab need läbipaistvateks tükkideks ja uurib neid mikroskoobi all. Kui püriit on tegelikult elusrakkude toode, siis võivad mikroobid "tõenäoliselt mineraalidesse matta". Ta loodab leida nende kivistunud laibad.
Kuni 1990. aastate alguseni ei kahtlustanud keegi, kui aktiivne võib olla maa sügavuses elavate elanike elu. Esimesed tõendid leiti merepõhja alt kivist.
Geoloogid on juba ammu märganud, et tumedates basaalkivimites leiduvad vulkaanilised gaasid asuvad tuhandete meetrite kaugusel merepõhjast, millel on sageli mikroskoopilised süvendid ja tunnelid. "Meil polnud aimugi, et see võib olla bioloogiline," ütleb Hubert Staudigel, Californias La Jolla ookeanograafia instituudi Scripps vulkanoloog.
1992. aastal soovitas noor teadlane, nimega Ingunn Thorseth Norra Bergeni ülikoolist, arvata, et need depressioonid on hambakaariese geoloogiline ekvivalent - mikroobid kinnistasid selle vulkaanilisse klaasi rauaaatomite tarbimisega. Tegelikult avastas Thorset, mida võib eksida surnud rakkudes nendes süvendites, mis on kogutud kolm tuhat jalga merepõhja all.
Kui need avastused avaldati, ei töötanud Templeton veel selles valdkonnas. Ta teenis geokeemia magistrikraadi 1996. aastal ja läks seejärel tööle Californias Lawrence Berkeley riiklikku laborisse, kus ta uuris, kui kiiresti mikroobid endises USA mereväebaasis maapinnal lennukikütust söövad. Mõni aasta hiljem Stanfordi ülikoolis doktoritöö jaoks uuris ta, kuidas maa-alused mikroobid ainevahetuse käigus pliid, arseeni ja muid saasteaineid metaboliseerivad.
2002. aastal kolis ta Scripps Labi, et teha koostööd bioloogiaprofessorite, Bradley Tebo ja Staudigeliga, et uurida sarnaseid probleeme, nimelt seda, kuidas mikroobid elavad rauast ja muudest metallidest merepõhjas leiduvas basaltklaasis.
Sama aasta novembris ronis ta Vaikse ookeani keskel asuva uurimislaeva tagumisel tekil läbi luugi auto suurusesse Kalade-IV maandumisse ja sukeldus merepõhja. Hawaiil asuva merepõhja uurimislabori piloot Terry Kerby osutas veesõidukile Hawaii Suure saare lähedal veealuse vulkaani Loihi järve lõunanõlva suunas.
1700 meetri (5600 jalga) kõrgusel valgustas allveelaeva prožektor vaevalt kummalist veealust maastikku - segane segu sellest, mis nägi välja nagu tihedalt pakitud prügikotid, mis olid mingis püramiidis segamini kuhjatud. Need niinimetatud basaltpadjad, mis moodustusid sajandite jooksul kui laava, imbudes läbi pragude, põrkasid kokku mereveega, misjärel see kiiresti jahtus, muutudes siledaks kiviks. Templeton lebas oma küljel pingil ja värises külma käes, jälgides läbi paksu klaasi, kuidas Kirby mehaanilise käega basaltitükke maha lõikas. Kaheksa tundi pärast ookeani põhja sukeldumise algust naasid nad viie kilogrammi kivimiga pinnale.
Samal aastal külastasid ta koos Stuadigeliga Kilauea vulkaani Hawaiil, lootes koguda mikroobivaba vulkaanilist klaasi, mida saaks võrrelda ookeani põhjast kogutud proovidega. Kandes raskeid saapaid, ei tulnud nad laavavoolu ja kõndisid üle kivistunud kooriku, mis oli vaid mõne tolli paksune. Staudigel leidis ühe koha, kus oranž sula laava murdus tekkinud tahkest koorikust läbi. Ta korjas metallvardaga tüki kuuma laavat - see nägi välja nagu kuum ja kleepuv mesi - ja pani selle ämbrisse vett. Vesi kees vile ja müraga ning mõne aja pärast laava kõvastub, muutudes klaasiks.
Tagasi laborisse isoleeris Templeton kümneid bakteritüvesid, mis absorbeerivad merepõhja kivimitest rauda ja mangaani. Koos kolleegidega sulatas ta ahjus taas Kilauea vulkaanist pärit steriilse klaasi, lisas sinna erinevaid koguseid rauda ja muid toitaineid ning kasvatas neist bakteritüvesid. Ta kasutas kõige kaasaegsemaid tehnikaid, sealhulgas röntgenikiirgust, ja jälgis rõõmuga, kuidas bakterid mineraale taaskasutavad.
"Terve mu kelder oli merepõhjast üles tõstetud basaltkivimitega ummistunud, sest ma ei saanud neist lihtsalt keelduda," rääkis ta mulle ühest nendest päevadest, mil puurimist polnud.
Neil kivimiproovidel ja ka neid toitvatel bakteritel oli Templetoni vaatepunktist aga üks suur puudus - need võeti merepõhjast, kus vesi sisaldab juba hapnikku.
Hapnik on osa kõigist Maa elus olenditest - aardvarkadest ja vihmaussidest meduusideni; meie atmosfäär ja enamus ookeane on sellega ümberjagamiseks täidetud. Kuid Maal on olnud nii palju hapnikku vaid väikese ajaloo vältel. Isegi täna pole valdav osa meie planeedi biosfäärist kunagi hapnikuga kokku puutunud. Piisab, kui mõni meeter maasse sukelduda, ja seal pole enam hapnikku. Üheski muus päikesesüsteemi kohas, sealhulgas Marsi piirkonnas, kus võib eksisteerida elu, ei leia te hapnikku.
Samal ajal kui Templeton uuris Maa sügavat biosfääri, hakkas ta huvi tundma ka meie planeedi ja Päikesesüsteemi teistes kohtades elava elu päritolu küsimuse üle. Maa-aluse ruumi uurimine võib anda ülevaate neist eraldatud kohtadest ja aegadest, kuid see on võimalik ainult siis, kui ta suudab minna sügavamale, hapniku käeulatusest kaugemale.
Omaani mäed paistsid olevat ideaalseks asukohaks selliseks uurimiseks. Sellel tohutul hulgal kivimimassi, mida järk-järgult serpentiniseeritakse, on hapnikuvaeseid kohti ja keemiliselt aktiivseid rauaühendeid, mis teadlaste sõnul asuvad Maa sügavuses.
Templeton ja mitmed teised sügava biosfääri uurijad olid seotud teise suurprojektiga, mille algusjärgus oli Omaani puurimisprojekt.
Projekti juhib New Yorgis asuva Lamont-Doherty maavaatluskeskuse geoloog Peter Kelemen. Sellel on oma missioon - Omaani sügavkülmutatud kivimid interakteeruvad mitte ainult hapniku ja veega, vaid ka süsinikdioksiidiga, pigistades atmosfääri gaasi ja suledes selle karbonaatsetes mineraalides - see protsess, kui teadlased saavad sellest aru, aitab inimkonnal vähendada süsinikdioksiidi emissioon atmosfääri.
Kelemen viibis jaanuaris 2018 Wadi Lavainis puurides. Ta oli kindel, et tõendid elu kohta leitakse. Need kivimid tekkisid algselt temperatuuril üle 980 kraadi (1800 kraadi Fahrenheiti). Kuid need jahtusid kiiresti ja täna on ülemise kihi, mis on umbes 500 meetrit sügav, temperatuur umbes 30 kraadi Celsiuse järgi (90 kraadi Fahrenheiti järgi). Need kivid "polnud kriidiajastu järgselt piisavalt kuumad, et tappa kõiki mikroobe" - dinosauruste ajastut.
Kell kolm pärastlõunal kogunes pool tosinat meeskonnaliiget naftapuurimisplatvormile omamoodi rituaaliks, mida kõik ootavad intensiivse tähelepanuga.
Uus osa südamikust, mis on just puuritud võllilt võetud, langetatakse tugipostile. Me räägime kolme meetri kõrgusest kivisilindrist - selle paksuses vastab see umbkaudu pesapallikurika paksule otsale ja see asub metallist silindris.
Töötajad tõstsid selle toru ühe otsa üles. Ja tuum libises sellest välja - koos musta ja kleepuva vedelikuga. Maapinnale voolas must paks muda. Maapinnast kaevandatud südamik oli selle ainega täielikult kaetud.
"Oh jumal," ütles keegi. - Vau ". Kõik ümberringi sosistasid.
Üks töötaja pühkis ekstraheeritud südamiku ära, mille järel selle siledale ja läikivale pinnale hakkasid moodustuma nagu keeva õlis väikesed mullid. See kivimiproov, mida maa all kogenud rõhk ei mõjutanud, eraldas gaasid otse meie silme ees ja selle mullid imbusid läbi kivimi pooride. Reovee ja põleva kummi lõhn hakkas õhku imbuma - lõhn, mille sealsed teadlased kohe avastasid.
"See on väga elav kivi," ütles Templeton.
"Vesiniksulfiid," ütles Kelemen.
Vesiniksulfiid on gaas, mis moodustub Omaanis kanalisatsioonis, teie soolestikus ja - ka nüüd ilmselgelt - maa all. Seda toodavad mikroobid, kes elavad hapniku puudumisel. Sellest eluohtlikust gaasist ilma jättes teevad nad triki, milleks planeedi pinnal elavad loomad pole võimelised - nad hakkavad midagi muud hingama. Teisisõnu, nad põletavad oma toitu, kasutades muid maa alt leitud kemikaale.
Osa pinnale tõstetud südamikust oli augustatud apelsini-kaneelikivi triipudega - nii said miljonid aastad tagasi kohad, mille kaudu kuum laava vajus läbi sügavate pragude maapinnal, ja sel hetkel asus see kivi Maa sooles mitme kilomeetri sügavusel. …
Need kivistunud magma jäljed andsid järk-järgult põhjaveele nende keemilised koostisosad - sealhulgas sulfaatideks kutsutud molekulid, mis koosnevad ühest väävliaatomist, mis on seotud nelja hapnikuaatomiga. Ilmselt kasutasid mikroobid neid molekule vesiniku seedimiseks, ütles Templeton. "Nad söövad vesinikku ja hingavad välja sulfaadi." Ja siis lasevad nad ikkagi oma gaasid välja.
Vesiniksulfiidil pole mitte ainult tugevat ja ebameeldivat lõhna. See on ka mürgine. Seetõttu on ka seda tootvad mikroobid mürgitusohus, kuna see koguneb maa alla. Kuidas neil õnnestub mürgitust vältida? Taaskord pakub kalju meile vastuse.
Puurimine jätkus järgmistel päevadel, kuid must läga kadus järk-järgult. Iga uus pinnale toodud südamik oli kuiv ja lõhnatu. Kuid kalju ise on muutunud - selle veenilaadne mosaiik ja serpentiin tumenesid ning põhivarjundid olid hallid ja mustad ning see hakkas meenutama tindiga kastetud ruudulist seelikut.
"Kogu see mustamine on biotooted," ütles Templeton ühel õhtul, kui ta ja ta kolleeg Eric Ellison olid instrumendiga koormatud laboratoorses treileris, mis pakkis koju saadetavaid kiviproove. Osa kive oli suletud pleksiklaasist karpides ja Ellison liigutas neid masinate kastidesse pandud kindaid kasutades - see kõik andis mulje, et kogutud kiviproovides oli midagi ränka. Selle ettevaatusabinõu eesmärk polnud siiski inimest kaitsta; seda tehti tundlike mikroobide kontakti hapnikuga äravõtmiseks.
Templeton arvas, et just need mikroobid mõjutasid hiljutisi kiviproove - vesiniksulfiid, mille nad välja hingavad, reageerisid kivimiga raudsulfiidi, kahjutu musta mineraali moodustamiseks. Püriit, mida me varem nägime, koosneb ka rauast ja väävlist ning see oleks võinud moodustuda samal viisil.
Need mustad mineraalid on midagi enamat kui lihtsalt akadeemilised haruldused. Need annavad ülevaate sellest, kuidas mikroobid mitte ainult ei suutnud maapõues ellu jääda, vaid suutsid seda ka muuta ja mõnel juhul luua isegi mineraale, mida mujal pole.
Vesiniksulfiidi kokkupõrkel sügaval maa all tekkisid mõned raua, plii, tsingi, vase, hõbeda ja muude metallide rikkaimad ladestused. Need sulfiidid hõivasid need metallid ja muutsid kontsentreerimise teel neist mineraalideks, mis moodustusid miljonite aastate jooksul - kuni kaevurid nad pinnale tõid. Need maagid moodustanud vesiniksulfiid oli sageli vulkaanilist päritolu, kuid mõnel juhul moodustasid see mikroobid.
Washingtonis Carnegie keskuse mineralogist ja astrobioloog Robert Hazen usub, et enam kui pooled mineraalid võlgnevad nende olemasolu eluvormidele - taimejuurtele, korallidele, ränivetikutele ja isegi maa-alustele mikroobidele. Ta on isegi valmis pakkuma, et meie planeedi seitse mandrit võlgneb nende olemasolu osaliselt mikroobidele, kes söövad kivimid ära.
Neli miljardit aastat tagasi polnud Maal püsivat maad - ainult üksikud ookeani kohal kõrguvad vulkaanilised tipud. Merepõhjas olevad mikroobid aitasid seda olukorda aga muuta. Nad ründasid basaltikaldemeid sarnaselt tänapäevaga, muutes vulkaanilise klaasi savimineraalideks. Ja pärast pehmenemist muutuvad nad taas tahkeks, muutudes uuteks kivimiteks - kergema ja tempermalmist materjaliga kui ülejäänud planeet: graniidist.
Need kerged graniidid ühinesid ja tõusid ookeani pinna kohal, luues nii püsivad mandrid. Ilmselt toimus see protsess, teatud määral ka teie, mikroobide abita, kuid Hazen usub, et nad kiirendasid seda. "Võite ette kujutada, et mikroobid loovad tasakaalu," ütleb ta. "Me väidame, et mikroobid mängisid põhilist rolli."
Maa tekkimine mõjutab oluliselt Maa arengut. Õhu mõjul kivimid varisesid kiiremini, vabastades ookeani toitaineid nagu molübdeen, raud ja fosfor. Need toitained on soodustanud fotosünteetiliste vetikate kasvu, mis neelavad süsinikdioksiidi ja vabastavad hapnikku. Umbes kaks miljardit aastat tagasi ilmusid maakera atmosfääri esimesed hapnikujäljed. 550 miljonit aastat tagasi jõudis hapniku tase lõpuks primitiivsete loomade toetamiseks vajalikule tasemele.
Rohke vee hulk Maal, samuti selle optimaalne eemaldamine Päikesest, tegi sellest eluks lootustandva inkubaatori. Selle muutumist tundlike ja hapnikku hingavate loomade paradiisiks ei olnud aga kunagi tagatud. Mikroobid võisid viia meie planeedi nähtamatusse pöördepunkti - mandrite, hapniku ja sellise elu kujunemisele, nagu me seda tunneme.
Ja isegi tänapäeval jätkavad mikroobid meie planeedi seestpoolt kujundamist ja ümberkujundamist.
Maa-alused mikroobid meenutavad mõnes mõttes inimtsivilisatsiooni, kus ristteel moodustuvad linnad. Omaanis asus 30 meetri sügavusel kivimi mitme suure pragu ristumiskoha lähedal lõhnavate mustade mikroobide õitsev oaas - need on kanalid, mis võimaldasid vesinikul ja sulfaatidel sinna imbuda erinevatest allikatest.
Inglismaa Liverpooli ülikooli ehitusgeoloog Elisabetta Mariani veetis mitu päeva telgi all, kinnitades need praod kivides. Ühel hommikul kutsus ta mind sisse, et näidata mulle midagi erilist - ripp, mis kulges diagonaalselt üle südamiku. Seal võis näha kahte kivipinda, millesse oli rohelise ja kollase serpentiinikiht torgatud nii õhukeseks kui paberileht.
"Kas sa näed neid rute?" küsis ta inglise keeles aktsendiga, mis reetis tema emakeelt itaalia keelt, ja osutas kahe serpentiinipinna pragudele. Nad tunnistasid, et see polnud lihtsalt passiivne murd - see oli aktiivne süü. "Kaks kiviplokki liikusid selles suunas teineteist puudutades," ütles naine ja osutas kaldteele.
Omaanis puurimisprojektiga mitteseotud Princetoni ülikooli geoloog Tullis Onstott usub, et sellised aktiivsed luumurrud ei võimalda toidurada ainult maa alla liikumiseks - nad võisid toitu valmistada. 2017. aasta novembris alustas Onstott ja tema kolleegid julget eksperimenti. Nad alustasid oma tööd Lõuna-Aafrikas Moab Khotsongi kullakaevanduses 2500 meetri sügavusel asuvas tunnelis ja puurisid sealt uue kaevu rikke suunas, mis oli veel 800 meetrit sügavam. Selle tõrke korral toimus 5. augustil 2014 maavärin magnituudiga 5,5. Onstott lootis sel viisil testida provokatiivset ideed, mille kohaselt maavärinad võivad pakkuda toitu sügavale biosfääri.
Teadlased on juba ammu märganud, et vesinikgaas lekib suurtest riketest, sealhulgas näiteks San Andrease Californias. Osa sellest gaasist on keemiline reaktsioon - maavärina ajal lagunevad silikaatmineraalid reageerivad veega ja eraldavad kõrvalsaadusena vesiniku. Rifti lähedal asuvate mikroobide jaoks võib selline reaktsioon põhjustada perioodilise energiaplahvatuse, mis on seotud suure suhkru tarbimisega.
2018. aasta märtsis, neli kuud pärast puurimise algust Moab-Hotsongi kaevanduses, tõid töötajad pinnale südamiku, mis tõrke ületas.
Ontott ütleb, et rikke ääres asuv kivi oli "üsna halvasti hävinud", - südamikul võis näha kümmekond paralleelset murdu. Mõnede pragude pind muutus rabedaks saviks, mille triibud osutasid hiljutistele maavärinatele. Muud praod täideti valge kvartsiidi veenidega, mis tähistasid vanemaid luumurdusid, mis olid tekkinud tuhandeid aastaid varem.
Onstott otsib praegu neis kvartsiitveenides kivistunud rakke ja analüüsib ka kivimit DNA osas, lootes sel viisil kindlaks teha, millised bakterid selles lõhes elavad, kui üldse.
Lisaks on ta koos kolleegidega - ja mis veelgi olulisem - jätnud puuritud augud lahti ja jälgivad vea, klaasi ja mikroobide esinemist rikke enda sees ning võtavad uusi proove iga kord, kui on teine maavärin. "Sel juhul saate vaadata, kas klaas vabaneb või mitte," ütleb ta ", ja ka jälgida, kas gaasitarbimise tagajärjel toimuvad muutused mikrobioloogilises koosluses."
Ehkki Onstott neid tulemusi ootab, spekuleerib ta ka radikaalsema võimalusega: Need sügavalt paiknevad bakterid ei toitu mitte ainult maavärinate mõjust, vaid võivad neid ka põhjustada. Tema arvates võivad mikroobid rünnata raua, mangaani ja muid mineraalainetes leiduvaid elemente, mis ilmuvad murdumisjoonte suunas, ning need võivad kivimit nõrgendada - ja valmistada need murrud ette järgmiseks suureks nihkeks. Selle võimaluse uurimine hõlmab laborikatsete tegemist, et teha kindlaks, kas nendes luumurdudes olevad bakterid on tegelikult võimelised mineraale piisavalt kiiresti lagundama, et mõjutada seismilist aktiivsust. Teadlase olulisuse iseloomuliku alahindamisega mõtleb ta eelseisvale tööle: "See on piisavalt mõistlik hüpotees, et seda testida."
30. jaanuaril ulatus Wadi Lavaini puurimisseade 60 meetrini. Tema mootorid kõlasid taustkõlas, kui Templeton ja tema kolleeg Eric Boyd istusid põllutoolides akaatsiapuu all. Nende kõrval olid märgid teistest sellel varje saarel puhkavatest ränduritest, kes on selles piirkonnas haruldased - kaameli väljaheited, siledad ja ümmargused nagu nahkjad ploomid.
"Me usume, et keskkond on elu päritolu mõistmiseks hädavajalik," ütles Bozemani Montana osariigi ülikooli geobioloog Boyd. Tema arvates paneb see teda ja Templetonit uurima Omaani sügavaid kaljusid. "Me armastame vesinikku," ütleb ta.
Nii Boyd kui ka Templeton usuvad, et elu Maal sai alguse keskkonnast, mis sarnaneb sellele, mis eksisteerib mitu meetrit allpool nende väljaklapitavaid toole. Nende sõnul seisneb elu häll Maa pinna all olevates lõhedes, kus rauarikkad mineraalid pigistasid pärast kokkupuudet veega vesiniku enda seest välja.
Kõigist keemilistest kütustest, mis Maal neli miljardit aastat tagasi eksisteerisid, näib vesinik varajaste ja ebaefektiivsete rakkude metabolismi üks lihtsamaid elemente. Vesinikku ei toodetud ainult serpentiniseerimisel, vaid ka tänapäeval toodeti seda selliste elementide nagu uraan radioaktiivse lagunemise tagajärjel, mis lagundab pidevalt ümbritseva kivimi veemolekule. Vesinik on nii ebastabiilne, see kipub nii palju lagunema, et seda saab seedida isegi kergete oksüdeerijate, näiteks süsinikdioksiidi või puhta väävli abil. Miljonite geenijärjestuste DNA uurimine viitab sellele, et Maa elu eelkäija - "viimane universaalne ühine esivanem" - võis kasutada toiduna vesinikku ja põletada seda süsinikdioksiidiga. Sama,ilmselt on võimalik öelda elust teistes maailmades.
Rauda sisaldavaid mineraale leidub siin Omaanis sageli Päikesesüsteemis, nagu ka serpentiinis. Kosmosesond Orbiter, mis praegu tiirleb ümber Marsi, on avastanud Marsi pinnalt serpentiinmineraalid. Kosmoselaev Cassini on leidnud keemilisi tõendeid jätkuvast madude muutumisest Enceladus, Saturni jääga kaetud kuul. Serpentiiniga sarnaseid mineraale on leitud ka Cerese pinnalt - kääbusplaneedilt, mille orbiit asub Marsi ja Jupiteri orbiitide vahel. Serpentine on leitud isegi meteoriitidest, embrüonaalsete planeetide fragmentidest, mis eksisteerisid 4,5 miljardit aastat tagasi, see tähendab just Maa sündimise ajal, ja see võib tähendada, et elu häll eksisteeris tegelikult juba enne meie planeedi moodustumist.
Kõigist neist kohtadest on leitud vesinikku - tärkava elu energiaallikat. Seda võib siiski toota kogu Päikesesüsteemis.
Boydi järeldused on hingematvad.
„Kui teil on selline kivim ja temperatuur on võrreldav Maa temperatuuriga, ja kui teil on veel vedelat vett, siis kui vältimatu on teie arvates elu?” Küsib ta. "Isiklikult olen kindel, et see on vältimatu."
Elu leidmine saab olema väljakutse. Olemasoleva tehnoloogia abil suudab Marsile saadetud kosmoselaev vaevakatesse pindadesse puurida vaid mõne jala sügavuse augu. Need pinnakivimid võivad sisaldada jälgi varasemast elust - võib-olla marsirakkude kuivanud vundamente, mis on lõksus mikroskoopilistes tunnelites, millesse nad on mineraalide kaudu sisse tunginud -, kuid tõenäoliselt on elusad mikroobid mitmesaja jalga sügavad. Templeton üritab leida jälgi möödunud elust - ja ka eraldada neid märke nendest asjadest, mida elu pole mõjutanud - ja ta on seda teinud alates hetkest, kui ta 16 aastat tagasi merepõhjas basaltklaasi uuris.
"Minu ülesanne on leida bioloogilisi väljatrükke," ütleb ta. Omaanist toodud proovide uurimiseks kasutab ta samu tööriistu kui klaasi uurimiseks. Ta laseb mineraalide pindu röntgenikiirtega, et mõista, kuidas mikroobid mineraale muudavad. Ta soovib ka aru saada: kas nad jätavad nad oma kohale? Või söövitavad nad neid? Uurides, millised elusad mikroobid absorbeerivad mineraale, loodab ta leida usaldusväärse viisi, kuidas tuvastada samad keemilised imendumisjäljed maavälistes kivimites, millel pole tuhandeid aastaid elusaid rakke olnud.
Ühel päeval on sellised instrumendid roveri pardal. Või kasutatakse neid teistest maailmadest toodud kiviproovide uurimisel. Vahepeal on Templetonil ja tema kolleegidel Omaanis veel palju tööd teha - nad peavad välja mõtlema, mis sisaldab nende jalgade all pimedat, kuuma ja varjatud biosfääri.
Douglas Fox
