Zinātnieki ar Deep Carbon Observatory (DCO) pārveido mūsu izpratni par dzīvi dziļi Zemes iekšienē un varbūt arī citās pasaulēs. Viņu atklājumi liecina, ka pārējo planētu un pavadoņu pamatnē var pastāvēt bagātīgs dzīvības līmenis, pat ja temperatūra ir ārkārtēja un enerģijas un barības vielu ir maz. Viņi ir arī atklājuši, ka visa dzīve, kas slēpta dziļajā Zeme, satur simtiem reižu vairāk oglekļa nekā visa cilvēce un ka dziļā biosfēra ir gandrīz divas reizes lielāka par visu Zemes okeānu tilpumu.
“Esošie oglekļa cikla modeļi joprojām ir darbs.” - Dr Marks Levers, DCO Deep Life sabiedrības vadības komiteja. ”
DCO nav objekts, bet grupa, kurā ir vairāk nekā 1000 zinātnieku no 52 valstīm, ieskaitot ģeologus, ķīmiķus, fiziķus un biologus. Viņi tuvojas 10 gadu ilga projekta beigām, lai izpētītu, kā dziļā oglekļa cikls ietekmē Zemi. 90% Zemes oglekļa atrodas planētas iekšienē, un DCO ir mūsu pirmie centieni to patiesi saprast.
DCO ir centieni globālā mērogā. Zinātnieku komandas ir izpētījušas dažas no dziļākajām mīnām uz Zemes, dziļāk nekā jebkad agrāk iedziļinājušās okeāna dibenā un pārbaudījušas vulkānus, cenšoties izprast Zemes dziļo oglekļa ciklu. Un tie vēl nav pilnībā pabeigti.
Viņi ir atklājuši dīvaino pazemes pasauli, kurā ir no 245 līdz 385 reizes vairāk oglekļa nekā visai cilvēcei. Saskaņā ar DCO datiem 70% Zemes baktēriju un arhaea dzīvo pazemē, un tie pastāv visdziļākajā zināmajā zemes virsmā. Un daži no viņiem ir zombiji.
Daži no tiem pastāv vidē, kurā ir ārkārtīgi maz enerģijas un barības vielu. Viņi tik tikko aug un iztērē savus pieejamos resursus, lai sevi uzturētu, nevis vairotos. Šīs “zombiju” baktērijas var dzīvot miljoniem gadu bez reproducēšanas, satriecoša atklājuma, kas ietekmē Zemes dzīves vēsturi un dzīvības esamību citās pasaulēs.
Lai dziļāk izpētītu DCO darbu, es runāju ar Dr. Marku Leveru, ģeomikrobiologu un Šveices Federālā tehnoloģiju institūta Cīrihes profesoru. Dr Lever ir arī DCO Deep Life sabiedrības vadības komitejā, un viņš sniedz mums plašāku ieskatu DCO darbā, to, kāda ir nākotne un kā tas ietekmē dzīves meklēšanu.
Tālāk ir fragmenti no e-pasta intervijas ar Dr. Leveru, kurā diskutēts par dziļo oglekļa ciklu un dzīvi dziļi Zemes iekšienē.
UT: Es zinu, ka laba iemesla dēļ zinātnieki nevēlas pārāk daudz spekulēt. Bet Space Magazine galvenokārt ir kosmosa zinātnes vietne, un es zinu, ka mūsu lasītāji brīnīsies, kā šīs zināšanas attiecas uz dzīves meklēšanu mūsu Saules sistēmā. Marss? Ledus mēneši? Citas pasaules?
ML: “Ir daudz runāts par pamatjēdzienu izmantošanu, kas gūti, pētot Zemes dziļo oglekļa ciklu, lai izpētītu apdzīvojamību un oglekļa apriti uz citām planētām un planētu pavadoņiem mūsu Saules sistēmā. Līdzīgi kā Zemei, kurai zemu iežu un nogulumiežu vidē ir bagāta un plaša biosfēra, arī šīm planētām un to pavadoņiem var būt bagātīga un daudzveidīga biosfēra zem to bieži nedzīvojamajām virsmām. ”
"... mūsu planēta varētu izrādīties ... ideāla izmēģinājumu vieta tehnoloģijām, kas ļaus atklāt un detalizēti izpētīt dzīvi citur mūsu Saules sistēmā un ārpus tās." - Dr Marks Levers.
“Daudzas no tehnoloģijām, kuras tiek izmantotas dziļas dzīves uz Zemes izpētei, ieskaitot urbšanas tehnoloģijas, kas nodrošina piekļuvi bez piesārņojuma esošiem paraugiem no kilometriem zem jūras dibena vai no apakšas dziļiem Antarktikas ledus veidojumiem, kā arī sarežģītajiem automatizētajiem uzraudzības instrumentiem un instrumentiem, kas ir izstrādāti , būs būtiska šo ārpuszemes sistēmu izpētē. ”
"Mūsu planēta varētu izrādīties - daļēji DCO sponsorēta - perfekta izmēģinājumu vieta tehnoloģijām, kas ļaus atklāt un detalizēti izpētīt dzīvi citur mūsu Saules sistēmā un ārpus tās."
“Es arī domāju, ka zinātniskās atziņas ir svarīgas dzīvības atrašanai un atklāšanai uz citām planētām. Viens no Deep Carbon Observatory pētījumu galvenajiem fokusiem ir dzīvības robežu un bioloģiskā oglekļa aprites robežu noteikšana uz Zemes. Kurie mainīgie nosaka, kur dzīvība var vai nevar pastāvēt uz Zemes? Everett Shock ir pareizi izveidojis terminu “biotiskās bārkstis”, lai aprakstītu iedomāto robežu vides apstākļos, kas atšķir apdzīvojamo no neapdzīvojamā. ”
“Zemes interjers ir ļoti daudzsološa vieta, kur izpētīt šo biotisko bārkstis, jo tur ir atrodams plašais diapazons, kurā ir dažādi temperatūras, pH, spiediena, poru telpas, barības vielu koncentrācijas un enerģijas pieejamības apstākļi. Vairākām (DCO) ekspedīcijām ir izdevies iedziļināties dziļos nogulumos un iežu veidojumos un ir izdevies dokumentēt, kā pakāpeniski samazinās biomasa un dzīvības pārpilnība, līdz dzīvība ir tuvu noteikšanas robežai vai zem tās. ”
"Ja dzīvībai uz ārpuszemes ķermeņiem ir tāda pati vai līdzīga bioķīmija kā dzīvībai uz Zemes, tad izpratne par to, kas kontrolē un ierobežo dzīvības sadalījumu uz Zemes, ir būtiska šiem citiem ārpuszemes ķermeņiem."
“Runājot par planētu ķermeņiem, kurus mēs esam sākuši izpētīt sīkāk, mūsu pašreizējais izlases lielums ir 1. To, cik lielā mērā mūsu interpretācijas ir pareizas vai pat universālas, var noteikt tikai, izpētot papildu planētu ķermeņus ārpus tiem, kur mēs šobrīd dzīvojam. ieslēgts. ”
UT: Vai šīs jaunās zināšanas par Zemes oglekļa ciklu un dziļo biosfēru ietekmēs mūsu izpratni par klimata izmaiņām ne tikai tagad, bet arī dziļākā pagātnē?
ML: “Dziļā oglekļa cikla mērķis ir bijis uzlabot izpratni par oglekļa ciklu kopš Zemes veidošanās. Lielākā daļa šo pētījumu ir būtiski saistīti ar pašreizējām un pagātnes klimata izmaiņām, jo tie palīdz labāk izprast faktorus, kas kontrolē oglekļa apmaiņu starp “virszemes pasauli” - atmosfēru, hidrosfēru un litosfēras ārējo slāni - un “Dziļa pazemes virsma”, ti, lielākā daļa planētas, kas atrodas no dažiem metriem līdz tūkstošiem kilometru zem litosfēras ārējā slāņa. ”
"Pat vismazākās izmaiņas oglekļa apmaiņā starp virszemes un zemzemes pasauli dramatiski ietekmēs Zemes klimatu - jebkurā laikā tās vēsturē." - Dr Marks Levers.
“Izpratne par šīm apmaiņām ir ārkārtīgi svarīga, lai izprastu pagātnes, mūsdienu un nākotnes klimata izmaiņas, jo oglekļa daudzums, kas atrodas“ virszemes pasaulē ”, iespējams, ir tikai viena desmitā daļa no oglekļa daudzuma, kas atrodas virszemes nogulumos visā pasaulē, un varbūt tikai simt miljonā daļa no oglekļa daudzuma, kas atrodas Zemes garozā un augšējā apvalkā. ”
"Pat vismazākās izmaiņas oglekļa apmaiņā starp virszemes un zemzemes pasauli dramatiski ietekmēs Zemes klimatu - jebkurā laikā tās vēsturē."
UT: Vai dziļajai biosfērai varēja būt nozīme Zemes atveseļošanā no izmiršanas gadījumiem, piemēram, Permijas un Triasa izzušanas? Tas ir milzīgs jautājums, bet vai ir kāds veids, kā izprast dziļo biosfēru pagātnē un kā tā laika gaitā var būt mainījusies?
ML: “Tiešākā saikne, ko es redzu ar Permijas un Trīsstūru izzušanu, notiek citā virzienā: ir pierādījumi, ka aptuveni tajā pašā laikā palielinājās metāna izdalīšanās no tā, vai tas bija saistīts ar lielu meteoroloģisko triecienu vai nē. metāna hidrāti, ti, “metāna ledus”, kas jūras grīdā veidojas zemā temperatūrā un zem augsta spiediena. ”
“Lielāko daļu metāna un metāna hidrāta, kas atrodas jūras grīdā, iespējams, ražo mikroorganismi, kas dzīvo metros līdz simtiem metru zem jūras dibena. Pēkšņa lielu daudzumu spēcīga siltumnīcefekta gāzu metāna, ko lielos daudzumos ražo dziļas biosfēras mikroorganismi, izdalīšanās, iespējams, ir veicinājusi Permijas un Triasa izzušanu. ”
“Okeānos ir mikroorganismi, kas ēd metānu un elpo skābekli. Kad palielinājās izšķīdinātā metāna daudzums, šie mikroorganismi, iespējams, bija iztērējuši visu izšķīdušo skābekli okeānu daļās un veicināja daudzu jūras dzīvnieku, kuriem elpot un izdzīvot nepieciešams izšķīdināts skābeklis, izmiršanu. ”
UT: Es turpinu domāt par dziļo biosfēru kā sava veida Zemes ģenētiskā materiāla “velvēm”, sava veida netīšu glabāšanu. Vai jūs domājat, ka šai idejai ir kāda precizitāte?
ML: “Man ļoti patīk“ velvju ”jēdziens, un es domāju, ka tam ir jēga, jo daži Zemes interjera vides veidi, piem. ultramafiskie ieži, bazalta garoza, iespējams, ir palikuši diezgan līdzīgi kopš dzīves pirmsākumiem pirms aptuveni četriem miljardiem gadu. ”
"Mikrobu“ velvju ”ideja, iespējams, galvenokārt attiecas uz dzīviem organismiem, kuriem ir mehānismi, lai labotu viņu ģenētisko informāciju, t.i., DNS un RNS.”
“Šķiet maz ticams, ka mēs kādreiz spēsim atgūt neskartas gēnu sekvences no Zemes senākajiem dzīvajiem organismiem dziļajā biosfērā.” - Dr Marks Levers, DCO.
“DNS un RNS ir lieliski enerģijas un barības avoti daudziem mikroorganismiem, un tie ātri tos noārda, ja tie nonāk vidē. Tos iznīcina arī spontānas ķīmiskas reakcijas - kas notiek pat dzīvās šūnās. Dzīvas šūnas var atklāt lielāko daļu šo spontāno mutāciju, izlabot tās un tādējādi uzturēt neskartu ģenētisko informāciju, kas ļauj tām saglabāt dzīvi. Tomēr mirušo organismu DNS vai RNS netiek salabots. ”
“Nelielā daudzumā samērā neskartu DNS vai RNS sekvenci var saglabāt pazemes biotopos tūkstošiem gadu vai dažreiz dažus miljonus gadu, bet, iespējams, ne ilgāk. Šķiet maz ticams, ka mēs kādreiz spēsim atgūt neskartas gēnu sekvences no Zemes senākajiem dzīvajiem organismiem dziļajā biosfērā. ”
UT: DCO ir izdarījusi dažus satriecošus atklājumus. Kas notiks DCO, un kāds, jūsuprāt, būs virziens turpmākai dziļas biosfēras izpētei?
ML: “DCO finansēšanas periods ar Alfrēda P. Sloana fonda starpniecību beidzas 2019. gada rudenī. Nākamā gada oktobrī Vašingtonā, Nacionālajā zinātņu akadēmijā notiks liela noslēguma konference, kurā tiks apskatīti DCO pastāvēšanas 10 gadi. tiks svinēti, un tiks izpētīti turpmākie virzieni dziļi ar oglekli saistītā zinātnē. ”
“DCO zinātnieku starpā notiek daudz diskusiju par veidiem, kā uzturēt šo daudzveidīgo, starpdisciplināro ģeofiziķu, ģeologu, ģeoķīmiķu un mikrobiologu kopienu. Viens no notikumiem, kas mūs vienmēr pulcēs, ir Gordona pētniecības konference ar tēmu “Dziļā oglekļa zinātne”, kas pirmo reizi notika 2018. gada vasarā, un, ņemot vērā tā lielos panākumus, to plānots rīkot ik pēc diviem gadiem. ”
“Viens svarīgs virziens ir zemestrīču nozīme dziļas biosfēras atbalstīšanā. Zemestrīces rada jaunu dzīvotni mikroorganismiem, sadalot Zemes garozu un ļaujot mikrobiem kolonizēt šos lūzumus un piekļūt no akmeņiem iegūtiem enerģijas avotiem, piemēram, samazināta dzelzs daudzumam. Zemestrīces arī no dziļi iegūstamiem šķidrumiem, kas ir bagāti ar mikrobu enerģijas substrātiem, piemēram, ūdeņradi vai metānu, izsūc no neapdzīvojamās Zemes iekšpuses uz seklākām, apdzīvojamām zonām, un tādējādi tas var ļaut dziļajai dzīvei izplatīties uzplaukuma un burzmas ciklos seismiski aktīvos reģionos. ”
UT: Kā jūs personīgi domājat, ka aizraujošākais atklājums nāk no DCO?
"... joprojām ir plašs iespēju veikt fundamentālus zinātniskus atklājumus par Zemes oglekļa ciklu." - Dr Marks Levers, DCO.
“Man aizraujošākais atklājums, iespējams, ir tas, ka CO2 vulkāniskā plūsma atmosfērā ir divreiz augstāka, nekā tika domāts iepriekš. Šis atklājums, tāpat kā daudzi citi DCO, parāda, kā esošie oglekļa cikla modeļi, jo īpaši attiecībā uz oglekļa apmaiņu starp virszemes un zemes virsmu, joprojām ir darbs. Līdz ar to fundamentālo zinātnisko atklājumu iespēju loks attiecībā uz Zemes oglekļa ciklu joprojām ir milzīgs. ”
- Dziļās oglekļa novērošanas centra vietne
- Tumšās enerģijas biosfēras pētījumu centra vietne
- DCO paziņojums presei: Kopējā dzīve zemes dzīlēs no 15 līdz 23 miljardiem tonnu oglekļa - simtiem reižu vairāk nekā cilvēkiem
