Az 1990-es évek elejéig senki sem gyanította, hogy a föld mélyén lakók életének milyen aktív lehet. A tudósok most úgy gondolják, hogy a föld alatti mikrobák elősegítették a kontinensek alakítását, az oxigén felszabadítását és az életünket, amint azt tudjuk. Az Atlantic Magazine azt vizsgálja, hogy ezeknek a mikroorganizmusoknak a bolygónkon történő tanulmányozása hogyan segíthet felderíteni az űrben élő életet, például a Marsot.
Több ezer méterre élnek a Föld felszíne alatt. Hidrogénnel táplálkoznak és metánt bocsátanak ki. És képesek alapvetően megváltoztatni világunkat, mint mi el tudjuk képzelni.
Alexis Templeton emlékeztet 2014. január 12-re, amikor a víz felrobbant. Egy szorosan lezárt és vízzel megtöltött Pyrex üveg, robbant fel, mint egy ballon.
Templeton vezette a Land Cruiserét a Wadi Lawayni-völgy homályos és sziklás felszínén, amely széles pálca omán hegyek mentén. Parkolt autóját egy betonpadra, ahonnan kilátás nyílik egy olyan helyre, ahol a vízkút nemrégiben fúrtak. Templeton kinyitotta a kút fedelét és leengedte a palackot komor mélységébe, remélve, hogy körülbelül 260 méter mélységből vízmintákat vesz.
A Wadi Lavaini-völgyet csokoládébarna színű sziklás csúcsok veszik körül, ezek a kőzetek kemények, mint kerámia, de kerek és lemerülnek, inkább, mint az ősi sárból készített téglák. A Föld belsejének ezt a töredékét, a Nyugat-Virginia állam méretét, a tektonikus lemezek egymillió évvel ezelőtti ütközése révén a felszínre nyomták. Ezek az egzotikus sziklák - amelyek a Föld felszínén rendellenességeket képviselnek - készítették Templeton-t Ománra.
Nem sokkal azután, hogy felemelte a vizes palackot a kút mélyéből, belső nyomás alatt felrobbant. Víz fröcskölt ki a repedésekből és zúzódott, mint szóda. A benne felrobbanó gáz nem szén-dioxid volt, mint az üdítőitalokban, hanem hidrogén, éghető gáz.
Templeton geobiológus a Boulder-i Colorado Egyetemen, és ez a gáz különösen fontos számára. "A szervezetek szeretik a hidrogént" - mondja. Vagyis szeretik enni. Önmagában a hidrogén nem tekinthető élet bizonyítékának. Ugyanakkor azt sugallja, hogy a Föld felszín alatti sziklák pontosan ott vannak, ahol az élet virágozhat.
Templeton azon tudósok egyre növekvő száma, akik úgy vélik, hogy a Föld mélységei tele vannak élettel. Egyes becslések szerint a bioszféra ezen fel nem fedezett része a Föld összes élő anyagának tized-felét tartalmazza.
Promóciós videó:
A tudósok felfedezték azokat a mikrobákat, amelyek gránitsziklákat körülbelül két kilométer (6000 láb) mélységben laknak a Sziklás-hegységben, valamint a dinoszauruszok idejére nyúló tengeri üledékes kőzeteket. Még apró élőlényeket - garnélaráknak ízeltlábúaknak, bálifarmoknak hasonlító férgeket is - találtak Dél-Afrika aranybányájában 340 méter (11 ezer láb) mélységben.
Mi, emberek, hajlamosak a világot szilárd kőzetnek tekinteni, amely vékony életréteggel van borítva. A Templetonhoz hasonló tudósok számára azonban a bolygó inkább sajtkörnek tűnik, amelynek sűrű széleit folyamatosan elpusztítják a mélységében élő szaporodó mikrobák. Ezek a lények azokból a forrásokból táplálkoznak, amelyek nemcsak étkezési, hanem immateriálisnak tűnnek - a radioaktív elemek atomi bomlásáról, a sziklák nyomásának eredményeként bekövetkező folyamatról beszélünk, amikor a Föld mélyébe süllyednek és bomlanak, sőt, talán földrengések.
Templeton Ománba érkezett, hogy rejtett élet oázisokat találjon. A 2014-es hidrogéngáz-szizz fontos bizonyíték volt arra, hogy a jó úton halad. Így Templeton és kollégái tavaly januárban visszatértek Ománba, hogy kútot fúrjon 400 méter (1300 láb) mélységre, és megpróbálja megtalálni ezen mélységek lakóit.
Egy forró téli este áttört zaj csengett a Wadi Lavaina-völgy napfényes kiterjedésein. Buldózer jelent meg szinte a völgy közepén. És előtte volt egy fúrótengely, amely percenként több fordulat sebességgel képes forogni.
Fél tucat kemény kalapban élő ember - főleg indiai munkavállalók, akiket egy helyi cég bérelt - működtetett a kötélnél. Templeton és fél tucat másik tudós és végzős hallgató több méterre állt az enyhe szellőben lebegő lombkorona árnyékában. Az asztalok fölé hajolva mindegyik körülbelül óránként megvizsgálta a sziklamintákat, amelyeket a dolgozók emeletre hoztak.
Ez a felszerelés egész nap működött, és a bejövő talajminták színe megváltozott, a mélység növekedésével. A szikla első néhány métere narancssárga vagy sárga árnyalatú volt, jelezve, hogy a felszínről származó oxigén a sziklaban lévő vast rozsdás ásványokká változtatta. 20 méter mélyen az oxigén nyomai eltűntek, a kövek zöldes-rózsaszín színűvé váltak, fekete vénákkal.
- Egy gyönyörű kő - mondta Templeton, és latex kesztyűs kezével simogatta a felületet. Védőszemüvege fel volt emelve, és egyenes, sötét szőke hajra nyugszik, felfedve az arcokat, amelyek elsötétültek a hajókon, a trópusi szigeteken, az Északi-sarkvidéki szélességi területeken és másutt végzett munkákból fakadó évek során. "Remélem, hogy még több ilyen anyag megjelenik" - mondta.
Ez a zöldes-fekete kő bepillantott valami olyanba, amelyet szinte lehetetlen látni a bolygónk másutt.
Ezek a nagy mélységből felszínre hozott kőzetminták vas- és vasgazdagok ásványi anyagok formájában, amelyek általában nem maradnak fenn a Föld felszínén. Ez a földalatti vas annyira kémiailag reakcióképes, hogy oly mértékben kombinálódik oxigénnel, hogy amikor a föld alatti vízzel érintkezik, a vízmolekulák megszakadnak. Kihúzza az oxigént a vízből, és elhagyja a hidrogént.
A geológusok ezt a folyamatot "szerpentinizációnak" nevezik, mivel a fekete, zöld és fehér ásványok foltos nyomai miatt ez marad. A szerpentinizáció általában az emberek számára hozzáférhetetlen helyeken történik, többek között több ezer méter mélyen az Atlanti-óceán padlója alatt.
És itt, Ománban, a föld mélyén található sziklák annyira közel állnak a felülethez, hogy a szerpentinizáció csak néhány száz méter alatt zajlik le a láb alatt. A 2014-ben a Tempelton vizes palackot széttört hidrogén a szerpentinizációs folyamat kis példája volt; egy ebben a régióban néhány évvel ezelőtt fúrt vízkút annyi hidrogént termelt, hogy akár robbanás is fenyegetett, és ennek eredményeként a kormány kénytelen volt sürgősen betonozni.
A hidrogén egy speciális anyag. Az egyik hajtóanyagként használták az Apollo űrhajó elindítását és a pályára történő feljutást, és ez az egyik legenergetikai szempontból gazdag elem, amely a Földön természetesen előfordul. Ez fontos táplálékká teszi a Föld felszíne alatt élő mikrobák számára.
Geológiai kutatásokra szánt szikladarabok.
Összességében az Ománi keleti hegyek alatt élő mikrobák évente tonna hidrogént fogyaszthatnak, ami a gáz lassú és ellenőrzött égését eredményezi, amelyet vízben töltött sejtjeikben pontosan az enzimek kontrollálnak.
A hidrogén azonban csak az élet egyenletének fele - az energia előállításához a hidrogénből a mikrobáknak valami másra is szükségük van az égéshez, akárcsak az emberiség kénytelen oxigént lélegezni az élelmiszer feldolgozása céljából. Templeton fő feladata pontosan megérteni, hogy a mikrobák milyen lélegeznek olyan mélyen a Föld alatt, ahol nincs oxigén.
Délután kétkor, egy döglött kisteherautó poros és sáros út mentén vezet a fúrási helyre. Mögötte - szigorúan egymás után - hat teve, fejük a szélben imbolygott. Ezek helyi állatok, rövid pórázokkal vannak megkötve, és egy új legelőre indulnak, amely valahol ezen a völgyön található.
Templeton, elfelejtve a teveket, hirtelen felkiáltott, és elrejtette izgalmát: "Arany!" Rámutatott az asztalon lévő talajmintára, valamint egy kis sárga fémkristály-csoportra. Kocka alakjuk megkönnyítette a kis vicc megértését: ezek a kristályok nem valódi arany, hanem bolondok aranya, amelyet vaspiritnek is hívnak.
A vaspirit vasból és kénből áll, és ez az egyik ásvány, amelyet "biogénnek" is neveznek: kialakulását néha összekapcsolják a mikrobák aktivitásával. Maguk a kristályok keletkezhetnek azokból a hulladékokból, amelyekből a mikrobiális sejtek "kilégznek". Ezért a pirit a mikrobiális anyagcsere mellékterméke lehet, amelyet Templeton "gyönyörűnek" hív.
Hazaért, Colorado-ban, ugyanazt a figyelmet fogja fordítani ezekre a kristályokra, amelyeket egy régész egy ókori római hulladék halmozására fordít. Átlátszó darabokra vágja és mikroszkóp alatt megvizsgálja azokat. Ha a pirit valójában élő sejtek terméke, akkor a mikrobák "valószínűleg ásványi anyagokba temethetők". Azt reméli, hogy megtalálják a kövületüket.
Az 1990-es évek elejéig senki sem gyanította, hogy a föld mélyén lakók életének milyen aktív lehet. Az első bizonyítékot a tengerfenék alatti sziklában találták.
A geológusok régóta észrevették, hogy a sötét bazaltos kőzetekben található vulkáni gázok több ezer méter alatt vannak a tengerfenék szintjén, amely gyakran mikroszkopikus mélyedésekkel és alagutakkal rendelkezik. "Fogalmam sincs, hogy biológiai lehet" - mondja Hubert Staudigel, a kaliforniai La Jolla Scripps Oceanográfiai Intézetének vulkanológusa.
1992-ben egy fiatal tudós, Ingunn Thorseth, a norvégiai Bergeni Egyetem, azt állította, hogy ezek a depressziók a fogszuvasodás geológiai egyenértékét jelentik - a mikrobák vasatomok felhasználásával beágyazták a vulkáni üvegbe. Valójában Thorset felfedezte, hogy mi lehet összetéveszteni a halott sejtekkel e kőzet mélyedéseiben, amelyek három ezer lábnyira vannak a tengerfenék alatt.
Amikor ezeket a felfedezéseket közzétették, Templeton még nem dolgozott a helyszínen. 1996-ban megkapta geokémiai diplomáját, majd a kaliforniai Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumba ment dolgozni, ahol megvizsgálta, hogy a mikrobák milyen gyorsan fogyasztanak repülési üzemanyagot a földben egy volt amerikai haditengerészeti bázisban. Néhány évvel később a Stanfordi Egyetemen folytatott doktori disszertációjához megvizsgálta, hogy a föld alatti mikrobák hogyan metabolizálják az ólmot, arzénet és más szennyező anyagokat az anyagcserében.
2002-ben a Scripps Lab-ba költözött, hogy biológiai professzorral, Bradley Tebo-val és Staudigel-lel dolgozzon hasonló kérdésekben, nevezetesen arról, hogy miként élnek a mikrobák vasban és más fémekben a tengerfenékben található bazaltüvegben.
Ugyanazon év novemberében a Csendes-óceán közepén lévő kutatóhajó hátoldalán felmászott egy nyíláson keresztül az autóméretű Pisces-IV víz alatti merülőbe és belemerült a tengerfenékbe. Terry Kerby, a Hawaii székhelyű tengerfenék kutató laboratóriumának pilóta a hajót a Loihi tengerpart déli lejtője felé mutatta, egy víz alatti vulkán Hawaii Big Island közelében.
1700 méteren (5600 láb) a tengeralattjáró fényszórója alig megvilágította a furcsa víz alatti tájat - egy összekeverve a keveréket, amely úgy nézett ki, mint egy szorosan csomagolt szemétzsák, amely valamilyen piramisban rendetlenségbe halmozott fel. Ezek az úgynevezett bazalt párnák az évszázadok során képződtek, mint a láva, áthatolva a repedéseken, és összeütközött a tengervízzel, majd gyorsan lehűl, sima kövekké alakulva. Templeton feküdt a pad oldalán, hidegben reszketve figyelte a vastag üveget, miközben Kirby mechanikus karral levágta a bazalt darabokat. Nyolc órával az óceánfenék merülése megkezdése után öt kilogramm sziklával tértek vissza a felszínre.
Ugyanebben az évben ő és Stuadigel meglátogatták a Hawaii Kilauea vulkánt, abban a reményben, hogy összegyűjti a mikrobiális mentes vulkáni üveget, amelyet össze lehet hasonlítani az óceán fenekéből gyűjtött mintákkal. Nehéz csizmát viselve, nem jutottak el a lávaáramláshoz, és csak néhány centiméter vastagságú, megkövesedett kéreg fölé sétáltak. Staudigel talált egy olyan helyet, ahol a narancssárga olvadt láva áttört a kapott megszilárdult kéregben. Felvette egy darab forró lávat egy fém rudakkal - forró és ragadós méznek tűnt -, és egy vödör vízbe helyezte. A víz sípolóval és zajjal forrott fel, és egy idő után a láva megkeményedett, üvegré változott.
Visszatérve a laboratóriumba, Templeton tucatnyi baktériumtörzst izolált, amelyek abszorbeálják a vasat és a mangánt a tenger fenekén lévő kőzetekből. Kollégáival együtt ismét megolvasztotta a kemencében a Kilauea vulkánjának steril üvegét, különféle mennyiségű vasat és más tápanyagokat adott hozzá, és belőlük baktériumtörzsekből nőtt ki. A legfejlettebb technikákat, köztük a röntgenfelvételeket alkalmazta, és örömmel figyelt, ahogy a baktériumok újrahasznosítják az ásványi anyagokat.
„Az egész alagsorom tele volt a tenger fenekéből emelt bazaltkövekkel, mert egyszerűen nem tudtam megtagadni őket” - mondta nekem az egyik nap, amikor nem volt fúrás.
Ezeknek a kőzetmintáknak, valamint a tápláló baktériumoknak, Templeton szempontjából, egy nagy hátránya volt - a tengerfenékből vették őket, ahol a víz már tartalmaz oxigént.
Az oxigén része a Földön élő összes lénynek - az aardvarkoktól és a földigilisztáktól a medúzáig; légkörünk és az óceánok többsége megoszlik az újraelosztás céljából. A Földnek azonban annyira sok oxigénje volt a történelem csak egy kis időszakában. Bolygónk bioszféra hatalmas részei még ma sem tapasztaltak oxigént. Elegendő, ha néhány méterre belemerül a földbe, és nem lesz több oxigén. A Naprendszer bármely más helyén, beleértve a Marsot, ahol élet létezik, nem fogsz oxigént találni.
Miközben Templeton a Föld mély bioszféráját tanulmányozta, érdeklődött a bolygónk és a Naprendszer más részeinek életének eredete iránt. A földalatti tér feltárása bepillantást engedhet ezekbe az elválasztott helyekbe és időkbe, de ez csak akkor lehetséges, ha mélyebbre mehet, az oxigén elérhetetlenségén túl.
Omán hegyei ideális helynek tűnt az ilyen jellegű felfedezésekhez. Ez a hatalmas sziklatömeg, amely fokozatosan szerpentinizációnak van kitéve, benne van oxigénhiányos helyek, valamint kémiailag aktív vasvegyületek, amelyek a tudósok szerint a Föld mélyén találhatók.
Templeton és több más mély bioszféra kutatója bevonult egy másik nagy projektbe a tervezés korai szakaszában, az Omán fúrási projektbe.
A projektet Peter Kelemen vezette, a New York-i Lamont-Doherty Föld Megfigyelőközpont geológusa. Megvan a maga missziója - Ománban mélyen elhelyezkedő kőzetek nemcsak az oxigénnel és a vízzel, hanem a szén-dioxiddal is kölcsönhatásba lépnek, gázt nyomnak a légkörbe, és karbonátos ásványokba zárják be - ez a folyamat, ha a tudósok megértik, segít az emberiségnek a szén-dioxid kibocsátása a légkörbe.
Kelemen 2018. januárjában volt fúrása közben a Wadi Lavaini-ban. Bízott abban, hogy az élet bizonyítékait felfedezik. Ezek a kőzetek eredetileg 980 Celsius fok (1800 Fahrenheit) hőmérsékleten képződtek. Azonban gyorsan lehűltek, és ma a felső réteg hőmérséklete, amely körülbelül 500 méter mély, körülbelül 30 Celsius fok (90 fok Fahrenheit) hőmérsékleten van. Ezek a sziklák "nem voltak elég melegek, hogy megöljék az összes mikrobát a krétakor óta" - a dinoszauruszok korszakától kezdve.
Délután három órakor fél tucat legénység tagja gyűlt össze az olajfúrótoronynál egyfajta rituáléra, amelyet mindenki intenzív figyelemmel vár.
A mag új részét, amelyet éppen a fúrt tengelyből vettek le, engedjük le a fogóra. Egy három méter magas kőhengerről beszélünk - vastagsága nagyjából megegyezik a baseball ütő vastag végével, és egy fémhengerben található.
A munkavállalók emelték a cső egyik végét. És a mag kicsúszott belőle - a fekete és ragadós folyadékkal együtt. Fekete, vastag sár ömlött a földre. A talajból kivont magot teljesen lefedték ezzel az anyaggal.
- Istenem - mondta valaki. - Azta . Az egész körül suttogtak.
Az egyik munkavállaló letörölte a kivont magot, majd apró buborékok képződtek a sima és fényes felületén, mint például forrásban lévő olaj. Ez a kőzetminta, amelyet nem befolyásolt a föld alatti nyomás, közvetlenül a szemünk előtt szabadította fel a gázokat, és a buborékok áthatoltak a kőzet pórusaiin. A szennyvíz és az égő gumi szaga kezdett szivárogni a levegőben - a szagot, amelyet az ottani tudósok azonnal észleltek.
- Nagyon élénk szikla - mondta Templeton.
"Hidrogén-szulfid" - mondta Kelemen.
A hidrogén-szulfid olyan gáz, amely a szennyvízcsatornákban, a belekben és - természetesen - a föld alatti Ománban is képződik. Az oxigén hiányában élő mikrobák termelik. Eztől az életadó gáztól elkísérlik egy trükköt, amelyre a bolygó felszínén élő állatok nem képesek - elkezdenek valami más lélegezni. Más szavakkal, égetik élelmüket más föld alatti vegyszerek felhasználásával.
A felületre emelt mag egy részét narancssárga-fahéj kőcsíkokkal átszúrták - ez volt az, ahogyan a forró láva a földfelszín mély repedésein ömlött évtizedekkel ezelőtt, és abban a pillanatban ez a szikla a föld bélénél volt több kilométer mélyen. …
Ezek a lerakódott magma nyomai fokozatosan adtak kémiai összetevőiket a talajvízhez - ideértve a szulfátoknak nevezett molekulákat is, amelyek egy kénatomból állnak, amely négy oxigénatomhoz kapcsolódik. Nyilvánvaló, hogy a mikrobák ezeket a molekulákat hidrogén emésztésére használják - mondta Templeton. „Esznek hidrogént és kilégzik a szulfátot.” És akkor még mindig engedik a gázokat.
A hidrogén-szulfidnak nemcsak erős és kellemetlen szaga van. Mérgező is. Ezért azok a mikrobák, amelyek termelik, meg vannak mérgezve, mivel a föld alatti felhalmozódik. Hogyan sikerül elkerülni a mérgezést? Ismét a szikla adja a választ.
A fúrás a következő néhány napban folytatódott, de a fekete iszap fokozatosan eltűnt. A felületre hozott új magok szárazak és szagtalanok voltak. Maga a szikla azonban megváltozott - vénájú mozaikja és szerpentinje elsötétült, fő árnyalata szürke és fekete, és a tintába mártott kockás szoknyahoz hasonlított.
„Ez a feketeség biotermék” - mondta Templeton egy este, miközben kollégája, Eric Ellison műszerrel megterhelt laboratóriumi pótkocsiban volt, amelyben kőmintákat csomagolt, hogy hazaérjen. A kövek egy része lezárt plexiüveges dobozokban volt, és Ellison kesztyűvel mozgatta őket a gépek dobozára helyezve - mindez azt a benyomást keltette, hogy valami baljósló volt a gyűjtött kőmintákban. Ennek az óvintézkedésnek azonban nem a személy védelme volt a célja; ezt annak érdekében tették, hogy megfosztják az érzékeny mikrobákat az oxigénnel való érintkezéstől.
Templeton úgy vélte, hogy ezeknek a mikrobáknak volt a hatása a legújabb kőzetmintákra - a hidrogén-szulfid, amelyet ki lélegzettek, a kőzettel reagálva vasszulfidot képeztek, amely egy ártalmatlan fekete ásvány. A korábban látott pirit szintén vasból és kénből áll, és ugyanúgy képződhetne.
Ezek a fekete ásványok nem csupán akadémiai ritkaságok. Bepillantást nyújtanak arra, hogy a mikrobák nem csak a földkéregben maradtak fenn, hanem képesek voltak megváltoztatni azt, és egyes esetekben ásványokat hoztak létre, amelyek másutt nem léteznek.
A vas, ólom, cink, réz, ezüst és más fémek leggazdagabb lerakódásainak keletkeztek, amikor a hidrogén-szulfid ütközött azokkal a fémekkel, amelyek mélyen a föld alatt voltak. Ezek a szulfidok elfoglalták ezeket a fémeket, és koncentrálásuk révén ásványokká változtak, amelyek több millió év alatt képződtek - mindaddig, amíg a bányászok felszínükre nem hozták őket. Az ezeket az érceket alkotó hidrogén-szulfid gyakran vulkanikus eredetű volt, de egyes esetekben mikrobák képezték.
Robert Hazen, a washingtoni Carnegie Központ ásványológusa és asztrobiológusa úgy véli, hogy az ásványok több mint fele az életformáknak köszönheti létét - növényi gyökerek, korallok, diatómák és még a földalatti mikrobák is. Még készen áll arra is, hogy azt állítsa, hogy bolygónk hét kontinense részben fennmarad a mikrobáknak, amelyek elpusztítják a sziklákat.
Négy milliárd évvel ezelőtt a Földnek nem volt állandó földje - csak néhány, az óceán felett magasodó vulkáni csúcs volt. A tengerfenéken lévő mikrobák azonban megváltoztathatják ezt a helyzetet. Nagyon ugyanúgy támadtak meg a bazaltos lerakódásokkal, mint manapság, átalakítva a vulkáni üveget agyagásványokká. És a lágyulás után ismét szilárddá válnak, új kőzetekké alakulva - könnyebb és formázhatóbb anyaggé, mint a bolygó többi része: gránit.
Ezek a könnyű gránitok összeolvadtak és az óceán felszíne fölé emelkedtek, így állandó kontinenseket hoztak létre. Nyilvánvaló, hogy ez a folyamat, bizonyos mértékig, mikrobák nélkül zajlott le, ám Hazen szerint ezek felgyorsították. "Elképzelheti, hogy a mikrobák egyensúlyt teremtenek" - mondja. "Arra gondolunk, hogy a mikrobák alapvető szerepet játszottak."
A föld megjelenése jelentős hatással van a Föld fejlődésére. A levegő hatására kőzetek gyorsabban összeomlottak, és tápanyagokat, például molibdént, vasat és foszfort engedtek az óceánba. Ezek a tápanyagok elősegítették a szintetikus algák növekedését, amelyek felszívják a szén-dioxidot és felszabadítják az oxigént. Körülbelül két milliárd évvel ezelőtt az első oxigénnyomok jelentek meg a föld légkörében. 550 millió évvel ezelőtt az oxigénszint végül elérte a primitív állatok támogatásához szükséges szintet.
A bőséges vízmennyiség a Földön, valamint annak optimális eltávolítása a Napból az élet ígéretes inkubátorává tette. Az érző és oxigénellátású állatok paradicsomá való átalakulása azonban soha nem volt garantált. A mikrobák egy láthatatlan fordulóponthoz hozhatták bolygónkat - a kontinensek, az oxigén és az élet kialakulása, amint azt ismertük.
És még a mai napon is a mikrobák készítik és újjáépítik bolygónkat belülről.
Bizonyos értelemben a föld alatti mikrobák hasonlítanak az emberi civilizációra, ahol a „városok” a kereszteződésen alakulnak ki. Ománban a szagló fekete mikrobák virágzó oázisa 30 méter mélységben, a kőzet számos nagy repedésének metszéspontja közelében volt - ezek azok a csatornák, amelyek lehetővé tették, hogy a hidrogén és a szulfátok a különböző forrásokból bejuthassanak.
Elisabetta Mariani, az angliai Liverpool Egyetem szerkezeti geológusa sok napot töltött sátor alatt, rögzítve ezeket a repedéseket a sziklákban. Egy reggel felhívott, hogy mutasson nekem valami különlegeset - a hasítást, amely átlósan halad át a magon, és ott láthatott két sziklafelületet, amelyek át vannak töltve zöld és sárga szerpentin rétegekkel, olyan vékonyak, mint egy papírlap.
"Látod ezeket az útokat?" - kérdezte angolul olyan akcentussal, amely elárulta anyanyelve olasz nyelvét, és rámutatott két szerpentinfelület repedésére. Tanúi voltak, hogy ez nem csupán passzív törés, hanem aktív hiba volt. - Két szikladarab mozogott, és megérintették egymást, ebbe az irányba - mondta az asszonyra, az utcára mutatva.
Tullis Onstott, a Princetoni Egyetem geológusa, aki nem vesz részt az ománi fúrási projektben, úgy véli, hogy az ilyen aktív törések nemcsak útvonalakat szolgáltathatnak az élelmiszerek föld alatti mozogásához, hanem előállíthattak ételt. 2017 novemberében Onstott és kollégái merész kísérletet kezdtek. Munkaüket egy alagútban 2500 méter mélységben kezdték el a dél-afrikai Moab Khotsong aranybányában, és onnan egy újabb kútot fúrtak be egy további 800 méter mélységben lévő hiba irányába. 2014. augusztus 5-én ebben a hibában 5,5 nagyságrendű földrengés történt. Onstott remélte, hogy kipróbálhatja a provokatív elképzelést, miszerint a földrengések táplálkozhatnak a mély bioszféra számára.
A tudósok régóta észrevették, hogy a hidrogén-gáz szivárog a nagy hibákból, ideértve a kaliforniai San Andreas-i kedvelőket is. Ennek a gáznak egy része kémiai reakció - a földrengés során lebomló szilikát ásványok reagálnak vízzel és melléktermékként hidrogént bocsátanak ki. A szakadék közelében lévő mikrobák esetében az ilyen reakció olyan idõszakos energiarobbanáshoz vezethet, mint egy nagy cukorbevitel.
2018. márciusban, négy hónappal a Moab-Hotsong bányában történő fúrás megkezdése után a munkavállalók magot hoztak a felszínre, amely átlépte a hibát.
A kő mentén lévő kőzet „nagyon súlyosan elpusztult” - mondja Onstott - tucat párhuzamos törés volt látható a magon. Ezeknek a repedéseknek a felülete törékeny agyaggá vált, amelynek csíkok nemrégiben zajlott földrengéseket jeleztek. A többi repedést fehér kvarcit vénákkal töltötték meg, amelyek régebbi törésekre utaltak, amelyek több ezer évvel ezelőtt keletkeztek.
Onstott jelenleg keresztezett sejteket keres ezekben a kvarcit vénákban, és szintén elemzi a kőzetet a DNS-sel, remélve ily módon meghatározva, hogy mely baktériumok élnek ebben a szakadékban, ha vannak.
Ezen kívül ő és kollégái - és ami még fontosabb - nyitva hagyta a fúrt lyukakat, és figyelemmel kíséri a vizet, az üveget és a mikrobákat a hibában, és új mintákat vesz minden második földrengés alkalmával. "Ebben az esetben láthatja, hogy az üveg felszabadul-e vagy sem" - mondja -, és megfigyelheti, hogy a mikrobiológiai közösségben változások történnek-e a gázfogyasztás eredményeként."
Amíg Onstott ezen eredményeket várja, egy radikálisabb lehetőséggel is spekulál: Ezek a mélyen elhelyezkedő baktériumok nemcsak táplálkoznak a földrengések hatásaival, hanem okozhatják őket. Véleménye szerint, amikor a mikrobák megtámadják a törésvonalak mentén megjelenő ásványi anyagokat, vasat, mangánt és más elemeket, gyengíthetik a kőzet - és előkészíthetik ezeket a töréseket a következő nagy műszakhoz. Ennek a lehetőségnek a vizsgálatához laboratóriumi kísérleteket kell végezni annak megállapítása érdekében, hogy ezekben a törésekben a baktériumok valóban képesek-e az ásványokat gyorsan lebontani, hogy befolyásolják a szeizmikus aktivitást. A tudós jelentőségének jellegzetes alábecsülésével úgy gondolja a közelgő munkát: "Ez elég ésszerű hipotézis annak tesztelésére."
Január 30-án a Wadi Lavaini fúróberendezése elérte a 60 métert. Motorjai a háttérben hangosan ordítottak, amikor Templeton és kollégája, Eric Boyd terepi székekben ült akácfa alatt. Mellett más, az árnyék szigetén nyaraló utazók jelei is voltak, ritkák a környéken - teve ürülékek, sima és kerek, mint a bőrű szilva.
"Úgy gondoljuk, hogy a környezet nélkülözhetetlen az élet eredete megértésében" - mondta Boyd, a bozemani Montana Állami Egyetem geobiológusa. Véleménye szerint ez teszi őt és Templetonot Omán mélyszikláinak tanulmányozására. "Szeretjük a hidrogént" - mondja.
Boyd és Templeton egyaránt úgy vélik, hogy a földi élet olyan környezetben jött létre, mint amely a földszintes összecsukható székeik alatt néhány méter alatt létezik. Szerintük az élet bölcsője a Föld felszíne alatti szakadásokban rejlik, ahol a vasban gazdag ásványi anyagok a vízzel való érintkezés után önmagukból hidrogént nyomtak ki.
A kémiai milliárd évvel ezelőtt a Földön létező összes vegyi üzemanyag közül a hidrogén a korai és nem hatékony sejtek metabolizmusának egyik legegyszerűbb eleme. A hidrogént nemcsak szerpentinizációval termelték, hanem - mint ma is -, olyan elemek radioaktív bomlásából is keletkeznek, mint például az urán, amely folyamatosan lebontja a vízmolekulákat a környező kőzetben. A hidrogén annyira instabil, ennyire bomlik, hogy enyhe oxidáló szerekkel, például szén-dioxiddal vagy tiszta kénnel is emészthető. A génszekvenciák millióinak tanulmányozása arra enged következtetni, hogy a Föld életének előfutára - az "utolsó univerzális közös ős" - táplálékként hidrogént használhatott és széndioxiddal égette. Azonos,valószínűleg mondani lehet más világok életéről.
A Ománban található vastartalmú ásványok gyakran megtalálhatók a Naprendszerben, csakúgy, mint a szerpentinizáció. Az Orbiter űrszonda, amely jelenleg a Marson kering, a szerpentin ásványokat fedezte fel a Mars felszínén. A Cassini űrhajó kémiai bizonyítékokat fedezett fel a folyamatban lévő kígyózásnak Enceladuson, a Szaturnusz jéggel borított holdján. A szerpentinhez hasonló ásványokat szintén találtak Ceres, egy törpe bolygó felületén, amelynek pályája a Mars és a Jupiter pályája között helyezkedik el. A szerpentineket még a meteoritokban, az embrionális bolygók töredékeiben is megtaláltak, amelyek 4,5 milliárd évvel ezelőtt léteztek, vagyis éppen a Föld születésének idején, és ez azt jelentheti, hogy az élet bölcsője valójában létezett a bolygónk kialakulása előtt.
A hidrogént - a születő élet energiaforrását - ezekben a helyeken találták meg. Még mindig elő lehet állítani az egész Naprendszerben.
Boyd következtetései lélegzetelállítóak.
„Ha van ilyen kőzeted, és a hőmérséklet összehasonlítható a Föld hőmérsékletével, és ha még mindig van folyékony víz, akkor szerinted mennyire elkerülhetetlen az élet?” Kérdezi. "Személy szerint biztos vagyok benne, hogy elkerülhetetlen."
Az élet megtalálása kihívás lesz. A már meglévő technológiával a Marsra küldött űrhajó néhány láb mélyen lyukat képes fúrni az ellenséges felületekbe. Ezek a felszíni kőzetek tartalmazhatnak nyomokat az elmúlt életből - talán a marsi sejtek kiszáradt alapjairól a mikroszkopikus alagutakban, amelyeket átástak az ásványokon keresztül -, de az élő mikrobák valószínűleg több száz láb mélyek lesznek. Templeton megpróbálja megtalálni a múlt életének nyomait - és elkülöníti azokat a jeleket azoktól a dolgoktól, amelyeket az élet nem érint - és ezt tette attól a pillanattól kezdve, hogy 16 éve megvizsgálta a bazaltüveget a tenger fenekén.
„Az én feladatom a biológiai nyomatok megtalálása” - mondja. Ugyanazokat az eszközöket használja az ománi minták tanulmányozására, mint az üveget. Röntgenfelvételekkel ásványi felületeket lő le annak megértése érdekében, hogy a mikrobák hogyan módosítják az ásványokat. Azt is meg akarja érteni: hagyják-e őket a helyükön? Vagy korrodálja őket? Annak tanulmányozásával, hogy mely élő mikrobák szívják fel az ásványi anyagokat, azt reméli, hogy megbízható módszert talál arra, hogy azonosítsa a földön kívüli sziklák abszorpciójának ugyanazon kémiai nyomait, amelyekben évezredek óta nem voltak élő sejtek.
Egy nap az ilyen típusú hangszerek egy rover fedélzetén lesznek. Vagy felhasználják más világokból származó kőzetminták tanulmányozására is. Időközben Templetonnak és kollégáinak még sok tennivalója van Ománban - ki kell találniuk, mi tartalmazza a lábuk alatt a sötét, forró és rejtett bioszférát.
Douglas Fox