Līdz 1990. gadu sākumam nevienam nebija aizdomas, cik aktīva varētu būt zemes dzīļu iedzīvotāju dzīve. Zinātnieki tagad uzskata, ka pazemē dzīvojošie mikrobi, iespējams, ir palīdzējuši veidot kontinentus, atbrīvot skābekli un dot dzīvību, kā mēs to zinām. Magazine Atlantic pēta, kā šo mikroorganismu izpēte uz mūsu planētas varētu palīdzēt atklāt dzīvi kosmosā, piemēram, Marsā.
Viņi dzīvo tūkstošiem metru zem Zemes virsmas. Viņi barojas ar ūdeņradi un izdala metānu. Un viņi spēj mainīt mūsu pasauli fundamentālāk, nekā mēs varam iedomāties.
Alexis Templeton atgādina 2014. gada 12. janvāri kā dienu, kad ūdens eksplodēja. Pireksa stikla pudele, kas bija cieši noslēgta un piepildīta ar ūdeni, eksplodēja kā balons.
Templtona vadīja savu Land Cruiser pa bedraino un akmeņaino Wadi Lawayni ielejas virsmu, plašs vāls griežot cauri Omānas kalniem. Viņa novietoja savu automašīnu uz betona platformas ar skatu uz vietu, kur nesen bija urbts ūdens urbums. Templetons atvēra šīs urbuma vāku un nolaida pudeli drūmajos dziļumos, cerot iegūt ūdens paraugus no aptuveni 260 metru dziļuma.
Wadi Lavaini ieleju ieskauj akmeņainas šokolādes brūnas krāsas virsotnes, šie ieži ir grūti kā keramika, taču tie ir noapaļoti un nokrituši, vairāk kā senie ķieģeļi, kas izgatavoti no dubļiem. Šis Zemes interjera fragments, kas bija Rietumvirdžīnijas štata lielums, tika saspiests līdz virsmai tektonisko plākšņu sadursmē pirms miljoniem gadu. Šie eksotiskie ieži - tie attēlo anomālijas uz Zemes virsmas - lika Templetonam nonākt Omānā.
Drīz pēc tam, kad viņa pacēla ūdens pudeli no akas dziļuma, iekšējā spiediena apstākļos viņa uzsprāga. Ūdens izšļācās no plaisām un pūta kā soda. Gāze, kas eksplodēja viņas iekšienē, nebija oglekļa dioksīds, tāpat kā bezalkoholiskos dzērienos, bet gan ūdeņradis, degoša gāze.
Templetona ir ģeobioloģe Kolorādo universitātē Boulderē, un šī gāze viņai ir īpaši svarīga. “Organismiem patīk ūdeņradis,” viņa saka. Tas ir, viņiem patīk to ēst. Pats par sevi ūdeņradi nevar uzskatīt par dzīvības pierādījumu. Tomēr tas liek domāt, ka ieži zem Zemes virsmas var atrasties tieši tur, kur var zelt dzīvība.
Templetona ir viens no aizvien lielākam skaitam zinātnieku, kuri uzskata, ka Zemes dzīles ir piepildītas ar dzīvību. Pēc dažām aplēsēm, šī neizpētītā biosfēras daļa var saturēt no desmitās puses līdz pusei visu dzīvo vielu uz Zemes.
Reklāmas video:
Zinātnieki ir atklājuši mikrobus, kas apdzīvo granīta ieži apmēram divu kilometru (6000 pēdu) dziļumā Klinšajos kalnos, kā arī jūras nogulumiežu iežos, kas datēti ar laiku, kad dinozauri. Viņi pat Dienvidāfrikas zelta raktuvēs 340 metru (11 tūkstošu pēdu) dziļumā atrada sīkas dzīvas lietas - tārpus, kas izskatās pēc garneļu posmkājiem, miežu rotifēriem.
Mums, cilvēkiem, ir tendence uz pasauli skatīties kā uz cieta klinša, kas pārklāts ar plānu dzīves slāni. Tomēr tādiem zinātniekiem kā Templetona planēta vairāk izskatās kā siera loks, kura blīvās malas pastāvīgi iznīcina reizinošie mikrobi, kas dzīvo tās dziļumā. Šīs radības ēd no tiem avotiem, kas ne tikai šķiet neēdami, bet arī nemateriāli - mēs runājam par radioaktīvo elementu atomu sabrukšanu, par procesu, kas notiek iežu spiediena rezultātā, kad tie nogrimst Zemes dzīlēs un to sadalīšanās, un pat, iespējams, apmēram zemestrīces.
Templtona ieradās Omānā, lai atrastu slēptas dzīves oāzes. Gāze ar ūdeņraža gāzi 2014. gadā bija svarīgs pierādījums tam, ka viņa ir uz pareizā ceļa. Tā Templetona un viņas kolēģi pagājušā gada janvārī atgriezās Omānā, lai urbtu aku līdz 400 metru (1300 pēdu) dziļumam un mēģinātu atrast šo dziļumu iedzīvotājus.
Vienu karstu ziemas vakaru saulē apdzisušajos Wadi Lavaina ielejas plašumos atskanēja caururbjošs troksnis. Teju šīs ielejas centrā parādījās buldozers. Un viņa priekšā bija urbšanas vārpsta, kas varēja griezties ar ātrumu vairākiem apgriezieniem minūtē.
Iekārtu darbināja pusducis cilvēku ar cieto cepuri - galvenokārt Indijas strādnieki, kurus nolīgst vietējais uzņēmums. Templetons un vēl pusducis citu zinātnieku un maģistrantu stāvēja vairāku metru attālumā nojumes ēnā, kas virmoja maigajā vēsā. Viņi visi, noliecoties virs galdiem, pētīja iežu paraugus, kurus darbinieki katru stundu cēla augšstāvā.
Šī iekārta darbojās visu dienu, un ienākošie augsnes paraugi mainīja krāsu, palielinoties dziļumam. Pirmajiem klints metriem bija oranža vai dzeltena nokrāsa, kas norāda, ka skābeklis no virsmas ir pārvērtis klintī esošo dzelzi par sarūsējušiem minerāliem. 20 metru dziļumā pazuda skābekļa pēdas, akmeņi satumsa līdz zaļgani rozā krāsai ar melnām vēnām.
- Skaists akmens, - sacīja Templtons, glāstot virsmu ar savu lateksa cimdoto roku. Viņas brilles tika uzceltas un balstījās uz taisniem tumši blondiem matiem, atklājot vaigus, kas bija aptumšoti pēc gadu darba uz kuģiem, tropiskajās salās, Arktikas platuma grādos un citur. "Es ceru redzēt vairāk šāda veida materiālu," viņa teica.
Šis zaļgani melnais akmens nodrošināja viņai ieskatu tajā, ko gandrīz neiespējami redzēt citur uz mūsu planētas.
Šie iežu paraugi, kas tika nogādāti uz virsmas no liela dziļuma, izrādījās bagāti ar dzelzi - minerālu veidā saturošu dzelzi, kas, kā likums, neizdzīvo uz Zemes virsmas. Šis pazemes dzelzs ir tik ķīmiski reaģējošs, tam ir tendence apvienoties ar skābekli tik daudz, ka, nonākot saskarē ar pazemes ūdeni, ūdens molekulas saplīst. Tas izvelk skābekli no ūdens un atstāj ūdeņradi.
Ģeologi šo procesu sauc par serpentinizāciju, jo tajā paliek melnās, zaļās un baltās minerālu pēdas. Serpentinizācija parasti notiek cilvēkiem nepieejamās vietās, tostarp vairāku tūkstošu metru dziļumā zem Atlantijas okeāna grīdas.
Un šeit, Omānā, zemes dzīlēs esošie ieži nonāk tik tuvu virsmai, ka serpentinizācija notiek tikai dažus simtus metru zem kājām. Ūdeņradis, kas 2014. gadā sadalīja Tempeltonas ūdens pudeli, bija neliels serpentinizācijas procesa piemērs; ūdens aka, kas šajā reģionā tika izurbta pirms vairākiem gadiem, ražoja tik daudz ūdeņraža, ka pastāvēja pat eksplozijas draudi, un rezultātā valdība bija spiesta steidzami betonēt.
Ūdeņradis ir īpaša viela. Tas ir izmantots kā viens no propelentiem kosmosa kuģa Apollo palaišanai un pārvietošanai orbītā, un tas ir viens no enerģētiski bagātākajiem elementiem, kas dabiski sastopams uz Zemes. Tas padara to par svarīgu barību mikrobiem, kas pastāv zem Zemes virsmas.
Iežu fragmenti, kas paredzēti ģeoloģiskiem pētījumiem.
Kopumā mikrobi, kas dzīvo zem kalniem Omānas austrumos, katru gadu var patērēt tonnas ūdeņraža, kā rezultātā notiek lēna un kontrolēta gāzes sadegšana, ko precīzi kontrolē fermenti to ūdenī piepildīto šūnu iekšienē.
Tomēr ūdeņradis ir tikai puse no dzīves vienādojuma - lai iegūtu enerģiju no ūdeņraža, mikrobiem ir nepieciešams kaut kas cits, lai to sadedzinātu, tāpat kā cilvēce ir spiesta ieelpot skābekli, lai apstrādātu pārtiku. Temptonas galvenais uzdevums ir precīzi saprast, ar kādiem mikrobiem "elpo" tādā dziļumā zem Zemes, kur nav skābekļa.
Pulksten divos pēcpusdienā sasists pikaps ved uz urbšanas vietu pa putekļaino un dubļaino ceļu. Aiz viņa - stingri viens pēc otra - ir seši kamieļi, viņu galvas šūpojas vējā. Tie ir vietējie dzīvnieki, tie ir piesaistīti ar īsām pavadas, un viņi dodas uz jaunu ganību, kas atrodas kaut kur šajā ielejā.
Templtona, aizmirstot par kamieļiem, pēkšņi sauca, neslēpdama satraukumu: "Zelts!" Viņa norādīja uz augsnes paraugu uz galda, kā arī nelielu dzeltenu metāla kristālu kopu. Viņu kubiskā forma palīdzēja saprast viņas mazo joku: šie kristāli nebija īsts zelts, bet muļķu zelts, ko sauc arī par dzelzs pirītu.
Dzelzs pirīts sastāv no dzelzs un sēra, un tas ir viens no minerāliem, ko sauc arī par "biogēnu": tā veidošanās dažreiz ir saistīta ar mikrobu darbību. Paši kristāli var veidoties no atkritumiem, kurus mikrobu šūnas "izelpo". Tāpēc pirīts var būt mikrobu metabolisma blakusprodukts, kuru Templetona sauc par “skaistu”.
Atgriežoties mājās Kolorado, viņa šiem kristāliem pievērsīs tādu pašu uzmanību, kādu arheologs veltītu seno romiešu atkritumu kaudzei. Viņa tos sagriezīs caurspīdīgos gabalos un pārbaudīs mikroskopā. Ja pirīts faktiski ir dzīvu šūnu produkts, tad mikrobi "droši vien var tikt aprakti minerālos". Viņa cer atrast viņu pārakmeņojušos ķermeņus.
Līdz 1990. gadu sākumam nevienam nebija aizdomas, cik aktīva varētu būt zemes dzīļu iedzīvotāju dzīve. Pirmie pierādījumi tika atrasti klintī zem jūras dibena.
Ģeologi jau sen ir pamanījuši, ka tumšajos bazaltiskajos iežos atrastās vulkāniskās gāzes atrodas tūkstošiem metru zem jūras dibena līmeņa, kurā bieži atrodas mikroskopiskas ieplakas un tuneļi. “Mums nebija ne mazākās nojausmas, ka tas varētu būt bioloģisks,” saka Huberts Staudigels, Skripsa okeanogrāfijas institūta Vulkanologs La Jolla, Kalifornijā.
1992. gadā jauns zinātnieks, vārdā Ingunn Thorseth no Bergenas Universitātes Norvēģijā, ieteica, ka šīs depresijas ir zobu kariesa ģeoloģiskais ekvivalents - mikrobi to iegulda vulkāna stiklā, patērējot dzelzs atomus. Faktiski Thorset atklāja, kas varētu tikt sajaukts ar mirušajām šūnām šajās ieplakās, kuras savākti trīs tūkstoši pēdu zem jūras dibena.
Kad šie atklājumi tika publicēti, Templeton vēl nedarbojās šajā jomā. Viņa ieguva maģistra grādu ģeoķīmijā 1996. gadā un pēc tam devās strādāt uz Lawrence Berkeley Nacionālo laboratoriju Kalifornijā, kur pētīja, cik ātri mikrobi ēd aviācijas degvielu zemē bijušajā ASV jūras spēku bāzē. Dažus gadus vēlāk par viņas promocijas darbu Stenfordas universitātē viņi pētīja, kā pazemes mikrobi metabolisma laikā metabolizē svinu, arsēnu un citus piesārņotājus.
2002. gadā viņa pārcēlās uz Scripps Lab, lai sadarbotos ar bioloģijas profesoru Bredliju Tebo un Staudigelu par līdzīgiem jautājumiem, proti, par to, kā mikrobi dzīvo dzelzs un citu metālu klātbūtnē bazalta stiklā, kas atrodams jūras gultnē.
Tā gada novembrī uz izpētes kuģa aizmugurējā klāja Klusā okeāna centrā viņa caur lūku uzkāpa zemē iegremdējamās automašīnas lieluma Zivis-IV un ienāca jūras gultnē. Havaju salās bāzētās Jūras dibena pētījumu laboratorijas pilots Terijs Kerbijs norādīja kuģi virzienā uz Loihi jūras krasta dienvidu nogāzi - zemūdens vulkānu netālu no Havaju salām.
1700 metru (5600 pēdu) attālumā zemūdenes prožektori tik tikko apgaismoja dīvaino zemūdens ainavu - sajaukts sajaukums, kas izskatījās pēc cieši iesaiņotiem atkritumu maisiem, kas savākti putru kaut kādā piramīdā. Šie tā saucamie bazalta spilveni gadsimtu gaitā veidojās kā lava, cauri plaisām ietriecoties jūras ūdenī, pēc kura tas ātri atdzisa, pārvērtoties gludos akmeņos. Templtona gulēja viņas soliņa pusē, drebēdama aukstumā, vērojot caur biezo stiklu, kā Kirbijs ar mehānisko roku izcirta bazalta gabalus. Astoņas stundas pēc niršanas sākuma uz okeāna grīdu viņi ar pieciem kilogramiem iežu atgriezās virspusē.
Tajā pašā gadā viņa un Stuadigela apmeklēja Kilauea vulkānu Havaju salās, cerot savākt no mikrobiem brīvu vulkāna stiklu, ko viņi varētu salīdzināt ar paraugiem, kas savākti no okeāna dibena. Valkājot smagos zābakus, viņi nenonāca pie lavas plūsmas un devās pāri pārakmeņotajai garozai, kas bija tikai dažas collas bieza. Staudigels atrada vienu vietu, kur apelsīnu izkausētā lava izlauzās cauri iegūtajai sacietējušajai garozai. Viņš paņēma karstas lavas gabalu ar metāla stieni - tas izskatījās pēc karsta un lipīga medus - un ievietoja ūdens spainī. Ūdens vārījās ar svilpi un troksni, un pēc brīža lava sacietēja, pārvēršoties stiklā.
Atkal laboratorijā Templetons izolēja desmitiem baktēriju celmu, kas absorbē dzelzi un mangānu no akmeņiem jūras dibenā. Kopā ar kolēģiem viņa atkal izkausēja sterilu stiklu no Kilauea vulkāna krāsnī, pievienoja tur dažādus dzelzs un citu barības vielu daudzumus un no tiem izaudzēja baktēriju celmus. Viņa izmantoja vismodernākās metodes, ieskaitot rentgena starus, un ar prieku vēroja, kā baktērijas pārstrādā minerālus.
“Viss mans pagrabs bija aizsērējis ar bazalta iežiem, kas izvirzīti no jūras dibena, jo es vienkārši nevarēju no tiem atteikties,” viņa man pastāstīja vienā no tām dienām, kad nebija urbšanas.
Tomēr šiem iežu paraugiem, kā arī baktērijām, kas no tām barojās, no Templeton viedokļa bija viens liels trūkums - tie tika ņemti no jūras dibena, kur ūdens jau satur skābekli.
Skābeklis ir daļa no visām dzīvajām būtnēm uz Zemes - no aardvarkiem un sliekām līdz medūzām; mūsu atmosfēra un lielākā daļa okeānu ir piepildīta ar to pārdalei. Tomēr Zemei ir bijis tik daudz skābekļa tikai nelielu tās vēstures periodu. Pat šodien plašās mūsu planētas biosfēras daļas nekad nav saskārušās ar skābekli. Pietiek ar dažu metru ienirt zemē, un skābekļa vairs nebūs. Jebkurā citā Saules sistēmas vietā, ieskaitot Marsu, kur var pastāvēt dzīvība, jūs neatradīsit skābekli.
Kamēr Templetona pētīja Zemes dziļo biosfēru, viņa arī sāka interesēties par jautājumu par dzīvības izcelsmi uz mūsu planētas un citām Saules sistēmas vietām. Pazemes telpas izpēte var sniegt ieskatu šajās atdalītajās vietās un laikos, taču tas būs iespējams tikai tad, ja viņa varēs iet dziļāk, skābekļa nepieejamā vietā.
Omānas kalni šķita ideāla vieta šāda veida izpētei. Šai milzīgajai klinšu masai, kas pakāpeniski tiek pakļauta serpentinizācijai, tajā ir skābekļa trūkuma vietas, kā arī ķīmiski aktīvi dzelzs savienojumi, kas, pēc zinātnieku domām, atrodas Zemes dzīlēs.
Templtona un vairāki citi dziļas biosfēras pētnieki bija iesaistīti vēl vienā nozīmīgā projektā, kas bija tā sākuma plānošanas posmā, Omānas urbšanas projektā.
Projektu vada Pīters Kelemens, Ņujorkā bāzētās Lamont-Doherty Zemes observatorijas ģeologs. Tam ir sava misija - dziļi iesakņojušies Omānas ieži mijiedarbojas ne tikai ar skābekli un ūdeni, bet arī ar oglekļa dioksīdu, izspiežot gāzi atmosfērā un ieskaujot to karbonātu minerālos - šis process, ja zinātnieki to var saprast, palīdzēs cilvēcei samazināt oglekļa dioksīda emisija atmosfērā.
Kelemens bija klāt urbšanas laikā Wadi Lavaini 2018. gada janvārī. Viņš bija pārliecināts, ka tiks atrasti dzīvības pierādījumi. Šīs ieži sākotnēji veidojās temperatūrā virs 980 grādiem pēc Celsija (1800 grādi pēc Fārenheita). Tomēr tie ātri atdzisa, un šodien temperatūra augšējā slānī, kas ir aptuveni 500 metrus dziļa, ir aptuveni 30 grādi pēc Celsija (90 grādi pēc Fārenheita). Šīs klintis "nebija pietiekami karstas, lai iznīcinātu visus mikrobus kopš krīta laikiem" - dinozauru laikmeta.
Pulksten trijos pēcpusdienā pusotrs apkalpes locekļu pulcējās pie naftas platformas sava veida rituālam, kuru visi gaida ar intensīvu uzmanību.
Jauna kodola daļa, kas tikko paņemta no urbtās ass, tiek nolaista uz statīva. Mēs runājam par akmens cilindru, kura augstums ir trīs metri - tā biezums aptuveni atbilst beisbola nūjas resnajam galam, un tas atrodas metāla cilindrā.
Darbinieki pacēla šīs caurules vienu galu. Un kodols izslīdēja no tā - kopā ar melno un lipīgo šķidrumu. Uz zemes izlija melni, biezi dubļi. Kodols, kas iegūts no zemes, bija pilnībā pārklāts ar šo vielu.
"Ak, mans Dievs," kāds teica. - Wow ". Visapkārt čukstēja.
Viens no darbiniekiem noslaucīja iegūto serdi, un pēc tam uz tās gludas un spīdīgas virsmas sāka veidoties mazi burbuļi, piemēram, verdošā eļļā. Šis iežu paraugs, kuru neietekmēja spiediens, ko tas piedzīvoja pazemē, tieši mūsu acu priekšā izlaida gāzes no sevis, un tā burbuļi izsūcās caur klints porām. Notekūdeņu un degošās gumijas smaka sāka izplūst gaisā - smarža, ko tur esošie zinātnieki nekavējoties identificēja.
"Tā ir ļoti dzīva klints," sacīja Templtons.
"Sērūdeņradis," sacīja Kelemens.
Sērūdeņradis ir gāze, kas veidojas kanalizācijā, jūsu zarnās un - acīmredzot - arī pazemē Omānā. To ražo mikrobi, kas dzīvo bez skābekļa. Atvaļināti no šīs dzīvībai labvēlīgās gāzes, viņi izdara tādu triku, kādu dzīvnieki, kas dzīvo uz planētas virsmas, nespēj - viņi sāk elpot kaut ko citu. Citiem vārdiem sakot, viņi sadedzina savu pārtiku, izmantojot citas ķīmiskas vielas, kas atrodamas pazemē.
Daļa no virsmas paceltās serdes tika caurdurta ar apelsīnu-kanēļa akmens svītrām - šādi tika iezīmētas vietas, caur kurām karsta lava izlēja cauri dziļām plaisām uz zemes virsmas pirms miljoniem gadu, un tajā brīdī šī klints atradās Zemes zarnās vairāku kilometru dziļumā. …
Šīs pārakmeņojušās magmas pēdas pamazām piešķīra to ķīmiskās sastāvdaļas gruntsūdeņiem - ieskaitot molekulas, ko sauc par sulfātiem, kuras veido viens sēra atoms, kas piesaistīts četriem skābekļa atomiem. Acīmredzot mikrobi izmantoja šīs molekulas ūdeņraža sagremošanai, sacīja Templetons. “Viņi ēd ūdeņradi un izelpo sulfātu.” Un tad viņi joprojām izdala savas gāzes.
Sērūdeņradim ir ne tikai spēcīga un nepatīkama smaka. Tas ir arī toksisks. Tāpēc ļoti mikrobi, kas to ražo, ir pakļauti saindēšanās riskam, jo tie uzkrājas pazemē. Kā viņiem izdodas izvairīties no saindēšanās? Atkal klints sniedz mums atbildi.
Dažu nākamo dienu laikā urbšana turpinājās, bet melnā virca pakāpeniski izzuda. Katrs jaunais serde, kas tika nogādāta virsmā, bija sausa un bez smaržas. Tomēr pati klints ir mainījusies - tās vēnām līdzīgā mozaīka un serpentīns satumsa, un tās galvenās nokrāsas bija pelēkas un melnas, un tas sāka līdzināties pleda svārkiem, kas iemērkti tinti.
"Visa šī melnēšana ir bioprodukts," kādu vakaru sacīja Templetona, kad viņa un viņas kolēģis Ēriks Elisons atradās ar instrumentiem piekrautā laboratorijas piekabē, iesaiņojot klinšu paraugus, ko sūtīt mājās. Daži no akmeņiem atradās aizzīmogotās plexiglass kastēs, un Elisons tos pārvietoja, izmantojot cimdus, kas bija izvietoti uz mašīnām pie kastēm - tas viss radīja iespaidu, ka savāktajos klinšu paraugos bija kaut kas draudīgs. Tomēr šī piesardzības pasākuma mērķis nebija aizsargāt personu; tas tika darīts, lai liegtu jutīgiem mikrobiem kontaktu ar skābekli.
Templetons uzskatīja, ka tieši šie mikrobi ir ietekmējuši nesenos iežu paraugus - sērūdeņradis, ko viņi izelpoja, reaģēja ar iežu, veidojot dzelzs sulfīdu, nekaitīgu melno minerālu. Pirīts, ko mēs redzējām iepriekš, sastāv arī no dzelzs un sēra, un tas varēja būt izveidojies tādā pašā veidā.
Šie melnie minerāli ir kas vairāk nekā tikai akadēmisks retums. Tie sniedz ieskatu tajā, kā mikrobi ne tikai spēja izdzīvot zemes garozā, bet arī spēja to mainīt, un dažos gadījumos pat rada minerālus, kas citur neeksistē.
Daži no bagātākajiem dzelzs, svina, cinka, vara, sudraba un citu metālu atradnēm izveidojās, kad sērūdeņradis sadūrās ar šiem metāliem dziļi pazemē. Šie sulfīdi uztvēra šos metālus un pēc koncentrācijas tos pārvērta minerālos, kas veidojās miljonu gadu laikā - līdz kalnrači tos iznesa virspusē. Sērūdeņradim, kas veidoja šīs rūdas, bieži bija vulkāniskas izcelsmes, bet dažos gadījumos to veidoja mikrobi.
Roberts Hazens, mineraloģists un asterobiologs Kārnegi centrā Vašingtonā, DC, uzskata, ka vairāk nekā puse minerālu par savu eksistenci ir pateicīga dzīvības formām - augu saknēm, koraļļiem, diatomātiem un pat pazemes mikrobiem. Viņš pat ir gatavs ierosināt, ka septiņi mūsu planētas kontinenti daļēji ir parādā to eksistenci mikrobiem, kas apēd klintis.
Pirms četriem miljardiem gadu Zemei nebija pastāvīgas zemes - tikai dažas vulkānu virsotnes, kas paceļas virs okeāna. Tomēr mikrobi jūras dibenā palīdzēja mainīt šo situāciju. Viņi uzbruka bazaltāla atradnēm līdzīgi kā mūsdienās, pārvēršot vulkānisko stiklu māla minerālos. Un pēc mīkstināšanas tās atkal kļūst cietas, pārvēršas jaunos iežos - par vieglāku un kaļamāku materiālu nekā pārējā planēta: granīts.
Šie gaišie granīti saliecās un pacēlās virs okeāna virsmas, tādējādi izveidojot pastāvīgus kontinentus. Acīmredzot šis process, jūs zināmā mērā, notika bez mikrobu palīdzības, taču Hazens uzskata, ka viņi to paātrināja. "Jūs varat iedomāties, kā mikrobi rada līdzsvaru," viņš saka. "Mēs uzskatām, ka mikrobiem bija būtiska loma."
Zemes rašanās būtiski ietekmē Zemes evolūciju. Akmeņi gaisa ietekmē sabruka ātrāk, atbrīvojot okeānā tādas barības vielas kā molibdēns, dzelzs un fosfors. Šīs barības vielas ir veicinājušas fotosintētisko aļģu augšanu, kas absorbē oglekļa dioksīdu un izdala skābekli. Apmēram pirms diviem miljardiem gadu zemes atmosfērā parādījās pirmās skābekļa pēdas. Pirms 550 miljoniem gadu skābekļa līmenis beidzot sasniedza līmeni, kas nepieciešams primitīvo dzīvnieku uzturēšanai.
Bagātīgais ūdens daudzums uz Zemes, kā arī tā optimālā noņemšana no Saules padarīja to par daudzsološu dzīves inkubatoru. Tomēr tā pārvēršana jutīgu un skābekli elpojošu dzīvnieku paradīzē nekad nebija garantēta. Iespējams, ka mikrobi ir noveduši mūsu planētu uz neredzamu pagrieziena punktu - kontinentu, skābekļa un tādas dzīvības veidošanos, kādu mēs to zinām.
Un pat šodien mikrobi turpina veidot un pārtaisīt mūsu planētu no iekšpuses.
Dažos aspektos pazemes mikrobi atgādina cilvēku civilizāciju, kur krustcelēs veidojas “pilsētas”. Omānā plaukstoša smakojošu melno mikrobu oāze atradās 30 metru dziļumā, netālu no vairāku lielu klinšu plaisu krustojuma - tie ir kanāli, kas ļāva ūdeņradim un sulfātiem tur nokļūt no dažādiem avotiem.
Elisabetta Mariani, Liverpūles Universitātes Anglijas struktūras ģeoloģe, daudzas dienas pavadīja zem telts, fiksējot šīs plaisas klintīs. Kādu rītu viņa man piezvanīja, lai parādītu kaut ko īpašu - pārtraukumu, kas ritēja pa diagonāli pa visu serdi, un tur varēja redzēt divas klinšu virsmas, kas caurdurtas ar plāniem zaļas un dzeltenas serpentīna slāņiem kā papīra lapa.
"Vai jūs redzat šos riestus?" viņa jautāja angļu valodā ar akcentu, kas nodeva viņas dzimto itāļu valodu, un norādīja uz plaisām divās serpentīna virsmās. Viņi liecināja, ka tas nebija tikai pasīvs lūzums - tā bija aktīva vaina. "Divi klinšu bloki pārvietojās, pieskaroties viens otram, tajā virzienā," viņa sacīja, norādot uz novadiem.
Tullis Onstots, Prinstonas universitātes ģeologs, kurš nav iesaistīts urbšanas projektā Omānā, uzskata, ka šādi aktīvi lūzumi var ne tikai nodrošināt pārtikas pārvietošanās pazemes ceļus - iespējams, ka viņi ir ražojuši pārtiku. 2017. gada novembrī Onstots un viņa kolēģi uzsāka drosmīgu eksperimentu. Viņi sāka darbu tunelī 2500 metru dziļumā Moab Khotsong zelta raktuvē Dienvidāfrikā un no turienes urbja jaunu aku bojājuma virzienā, kas bija vēl 800 metrus dziļāks. Šajā vaina 2014. gada 5. augustā notika 5,5 balles stipra zemestrīce. Onstots cerēja šādā veidā pārbaudīt provokatīvo ideju, ka zemestrīces varētu nodrošināt barību dziļajai biosfērai.
Zinātnieki jau sen ir pamanījuši, ka ūdeņraža gāze noplūst no lieliem defektiem, tostarp līdzīgajiem San Andreas Kalifornijā. Daļa šīs gāzes ir ķīmiska reakcija - silikāta minerāli, kas sadalās zemestrīces laikā, reaģē ar ūdeni un kā blakusproduktu izdala ūdeņradi. Mikrobiem, kas atrodas netālu no plaisa, šāda veida reakcija var izraisīt kaut ko līdzīgu periodiskam enerģijas sprādzienam, kas saistīts ar lielu cukura daudzumu.
2018. gada martā, četrus mēnešus pēc tam, kad Moab-Hotsong raktuvēs sākās urbšana, darbinieki virspusē atveda serdi, kas šķērsoja bojājumu.
Akmens gar bojājumu tika “diezgan slikti iznīcināts”, Onstots saka - kodolā varēja redzēt duci paralēlu lūzumu. Dažu šo plaisu virsma pārvērtās trauslā mālā, kura svītras liecināja par nesenajām zemestrīcēm. Citas plaisas aizpildīja ar balta kvarcīta vēnām, kas apzīmēja vecākus lūzumus, kas bija izveidojušies tūkstošiem gadu iepriekš.
Onstots šobrīd meklē pārakmeņojušās šūnas šajās kvarcīta vēnās un arī analizē iežu DNS, šādā veidā cerot noskaidrot, kuras baktērijas dzīvo šajā plaisā, ja tādas ir.
Turklāt viņš un viņa kolēģi - un vēl svarīgāk - ir atstājuši atvērtos urbtos urbumus un uzrauga pašas vainas laikā esošo ūdeni, stiklu un mikrobus un ņem jaunus paraugus ikreiz, kad notiek otrā zemestrīce. "Šajā gadījumā jūs varat redzēt, vai stikls izdalās vai ne," viņš saka, "un arī novērot, vai gāzes patēriņa dēļ notiek kādas izmaiņas mikrobioloģiskajā sabiedrībā."
Kamēr Onstots gaida šos rezultātus, viņš arī spekulē par radikālāku iespēju: Šīs dziļi iesakņojušās baktērijas ne tikai barojas ar zemestrīču sekām, bet tās var tās izraisīt. Pēc viņa domām, kad mikrobi sāk uzbrukt dzelzs, mangāna un citiem elementiem minerālos, kas parādās gar lūzuma līnijām, viņi var vājināt iežu - un sagatavot šos lūzumus nākamajai lielajai maiņai. Šīs iespējas izpēte ietver laboratorijas eksperimentu veikšanu, lai noteiktu, vai šajos lūzumos esošās baktērijas faktiski spēj pietiekami ātri sadalīt minerālus, lai ietekmētu seismisko aktivitāti. Ar raksturīgu zinātnieka nozīmīguma nenovērtēšanu viņš domā par gaidāmo darbu: "Šī ir pietiekami pamatota hipotēze, lai to pārbaudītu."
30. janvārī Wadi Lavaini urbšanas iekārta sasniedza 60 metrus. Viņas motori klīst fonā, kad Templetona un viņas kolēģis Ēriks Boids sēdēja lauka krēslos zem akācijas koka. Līdzās viņiem bija redzamas pazīmes, kas liecina, ka citi ceļotāji, kas šajā apmešanās vietā dodas atvaļinājumā, šajā reģionā reti sastopami - kamieļu izkārnījumi, gludi un apaļi kā ādainas plūmes.
"Mēs uzskatām, ka vide ir būtiska, lai izprastu dzīves izcelsmi," sacīja Boids, Boožanas Montānas štata universitātes ģeobiologs. Pēc viņa domām, tas liek viņam un Templetonam izpētīt dziļas klintis Omānā. “Mēs mīlam ūdeņradi,” viņš saka.
Gan Boids, gan Templetons uzskata, ka dzīvības uz Zemes cēlies vidē, kas līdzīga tai, kura pastāv vairākus metrus zem viņu lauka saliekamajiem krēsliem. Pēc viņu teiktā, dzīvības šūpulis atrodas plaisās zem Zemes virsmas, kur dzelzs bagāti minerāli pēc saskares ar ūdeni no sevis izspiež ūdeņradi.
No visām ķīmiskajām degvielām, kas uz Zemes pastāvēja pirms četriem miljardiem gadu, ūdeņradis, šķiet, ir viens no vienkāršākajiem elementiem agrīno un neefektīvo šūnu metabolismā. Ūdeņradis tika iegūts ne tikai serpentinizācijas ceļā, bet arī - tāpat kā mūsdienās - no tādu elementu kā urāna radioaktīvās sabrukšanas, kas nepārtraukti sadala ūdens molekulas apkārtējos iežos. Ūdeņradis ir tik nestabils, tam ir tendence sadalīties tik daudz, ka to var sagremot pat viegli oksidētāji, piemēram, oglekļa dioksīds vai tīrs sērs. Miljonu gēnu sekvenču DNS pētījums liecina, ka dzīvības priekštecis uz Zemes - “pēdējais universālais kopējais sencis”, iespējams, ir izmantojis ūdeņradi kā pārtiku un sadedzinājis to ar oglekļa dioksīdu. Tas pats,droši vien ir iespējams pateikt par dzīvi citās pasaulēs.
Dzelzi saturošie minerāli šeit, Omānā, bieži ir sastopami Saules sistēmā, tāpat kā serpentinizācijas process. Kosmosa zonde Orbiter, kas šobrīd riņķo ap Marsu, uz Marsa virsmas ir atklājusi serpentīna minerālus. Kosmosa kuģis Cassini ir atradis ķīmiskas liecības par notiekošo serpentinizāciju dziļi Enceladusā, Saturna ledus klātajā mēnesī. Serpentīnam līdzīgi minerāli ir atrasti arī uz Cēres, pundurplanētas, kuras orbīta atrodas starp Marsa un Jupitera orbītā, virsmas. Serpentīni ir atrasti pat meteorītos, embrionālo planētu fragmentos, kas pastāvēja pirms 4,5 miljardiem gadu, tas ir, tieši Zemes dzimšanas brīdī, un tas var nozīmēt, ka dzīvības šūpulis faktiski pastāvēja pirms mūsu planētas veidošanās.
Visās šajās vietās ir atrasts ūdeņradis - topošās dzīves enerģijas avots. To joprojām var ražot visā Saules sistēmā.
Boida secinājumi ir elpu aizraujoši.
“Ja jums ir šāda veida ieži un temperatūra ir salīdzināma ar temperatūru uz Zemes, un, ja jums joprojām ir šķidrs ūdens, cik, jūsuprāt, neizbēgama ir dzīve?” Viņš jautā. "Personīgi es esmu pārliecināts, ka tas ir neizbēgami."
Dzīves atrašana būs izaicinājums. Izmantojot esošo tehnoloģiju, uz Marsu nosūtītais kosmosa kuģis var urbt caurumu tikai dažu pēdu dziļumā naidīgās virsmās. Šajos virszemes iežos var būt pagātnes dzīves pēdas - iespējams, izžuvuši Marsa šūnu pamati, kas ieslodzīti mikroskopiskos tuneļos, kurus tie sagrauzuši caur minerālvielām - bet visi dzīvie mikrobi, iespējams, ir vairāku simtu pēdu dziļi. Templetona mēģina atrast pagātnes dzīves pēdas - un arī atdalīt šīs zīmes no tām lietām, kuras dzīve nav skārusi -, un viņa to ir darījusi kopš brīža, kad pirms 16 gadiem pārbaudīja bazalta stiklu jūras dibenā.
“Mans darbs ir atrast bioloģiskās izdrukas,” viņa saka. Viņa izmanto tos pašus rīkus, no kuriem pētīt paraugus, kas atvesti no Omānas, tāpat kā stikla pētīšanai. Viņa izšauj minerālu virsmas ar rentgena stariem, lai saprastu, kā mikrobi modificē minerālus. Viņa arī vēlas saprast: vai viņi tos atstāj savā vietā? Vai arī viņi tos kodina? Pētot, kuri dzīvie mikrobi absorbē minerālus, viņa cer atrast uzticamu veidu, kā identificēt tās pašas absorbcijas ķīmiskās pēdas ārpuszemes iežos, kuriem tūkstošiem gadu nav bijušas nevienas dzīvas šūnas.
Kādu dienu šāda veida instrumenti atradīsies uz rovera. Vai arī tos izmantos klinšu paraugu izpētē, kas ievesti no citām pasaulēm. Tikmēr Templetonai un viņas kolēģiem vēl ir daudz darāmā Omānā - viņiem būs jāizdomā, kas zem tumšajām vietām satur tumšo, karsto un slēpto biosfēru.
Douglas Fox