Οι επιστήμονες με το Deep Carbon Observatory (DCO) μεταμορφώνουν την κατανόησή μας για τη ζωή βαθιά μέσα στη Γη, και ίσως σε άλλους κόσμους. Οι ανακαλύψεις τους δείχνουν ότι θα μπορούσε να υπάρχει άφθονη ζωή στην υποεπιφάνεια άλλων πλανητών και φεγγαριών, ακόμα και όταν οι θερμοκρασίες είναι ακραίες και η ενέργεια και τα θρεπτικά συστατικά είναι λιγοστά. Ανακάλυψαν επίσης ότι όλη η ζωή που κρύβεται στη βαθιά Γη περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερο άνθρακα από ό, τι όλη η ανθρωπότητα και ότι η βαθιά βιόσφαιρα είναι σχεδόν διπλάσια του όγκου όλων των ωκεανών της Γης.
«Τα υπάρχοντα μοντέλα του κύκλου άνθρακα… είναι ακόμα σε εξέλιξη.» - Δρ Mark Lever, DCO Deep Life Community Steering Committee. "
Το DCO δεν είναι εγκατάσταση, αλλά μια ομάδα περισσότερων από 1.000 επιστημόνων από 52 χώρες, συμπεριλαμβανομένων γεωλόγων, χημικών, φυσικών και βιολόγων. Πλησιάζουν στο τέλος ενός 10ετούς έργου για να διερευνήσουν πώς επηρεάζει ο Γυαλί Κύκλος Άνθρακα τη Γη. Το 90% του άνθρακα της Γης βρίσκεται μέσα στον πλανήτη και το DCO είναι η πρώτη μας προσπάθεια να το καταλάβουμε.
Το DCO είναι μια παγκόσμια προσπάθεια. Ομάδες επιστημόνων έχουν εξερευνήσει μερικά από τα βαθύτερα ορυχεία στη Γη, έχουν τρυπήσει βαθύτερα στον πυθμένα του ωκεανού από ποτέ, και εξέτασαν τα ηφαίστεια στις προσπάθειές τους να κατανοήσουν τον βαθύ κύκλο άνθρακα της Γης. Και δεν έχουν τελειώσει ακόμα.
Ανακάλυψαν έναν παράξενο υπόγειο κόσμο που έχει από 245 έως 385 φορές περισσότερο άνθρακα από ό, τι η ανθρωπότητα. Σύμφωνα με το DCO, το 70% των βακτηρίων και των αρχαίων της Γης ζουν υπόγεια και υπάρχουν στην βαθύτερα γνωστή επιφάνεια. Και μερικά από αυτά είναι ζόμπι.
Μερικά από αυτά υπάρχουν σε περιβάλλοντα που είναι εξαιρετικά χαμηλά σε ενέργεια και θρεπτικά συστατικά. Μόλις μεγαλώνουν καθόλου, και ξοδεύουν τους διαθέσιμους πόρους τους για να διατηρηθούν, παρά για αναπαραγωγή. Αυτά τα βακτήρια «ζόμπι» μπορεί να ζήσουν για εκατομμύρια χρόνια χωρίς αναπαραγωγή, μια εκπληκτική ανακάλυψη με επιπτώσεις στην ιστορία της ζωής στη Γη και στην ύπαρξη ζωής σε άλλους κόσμους.
Για μια πιο βαθιά ματιά στο έργο του DCO, μίλησα με τον Δρ Mark Lever, έναν γεωμικροβιολόγο και καθηγητή στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης. Ο Δρ Lever είναι επίσης μέλος της Κοινοτικής Διευθύνουσας Επιτροπής Deep Life της DCO και μας δίνει περισσότερες πληροφορίες για το έργο του DCO, τι έχει το μέλλον και ποιες είναι οι συνέπειες για την Αναζήτηση Ζωής.
Αυτό που ακολουθεί είναι αποσπάσματα από μια συνέντευξη μέσω email με τον Δρ Lever που συζητά τον Κύκλο βαθύ άνθρακα και τη ζωή βαθιά μέσα στη Γη.
UT: Γνωρίζω ότι οι επιστήμονες είναι απρόθυμοι να υποθέσουν πάρα πολλά, για καλό λόγο. Αλλά το Space Magazine είναι κυρίως ένας ιστότοπος διαστημικής επιστήμης και ξέρω ότι οι αναγνώστες μας θα αναρωτηθούν πώς αυτή η γνώση σχετίζεται με την Αναζήτηση Ζωής στο Ηλιακό μας Σύστημα. Αρης? Ice Moon; Άλλοι κόσμοι;
ML: «Έχουν γίνει πολλές συζητήσεις σχετικά με τη χρήση των θεμελιωδών γνώσεων που αποκτήθηκαν από τη μελέτη του βαθιού κύκλου άνθρακα της Γης για να εξερευνήσουμε τη βιωσιμότητα και την ανακύκλωση άνθρακα σε άλλους πλανήτες και πλανητικά φεγγάρια στο ηλιακό μας σύστημα. Παρόμοια με το Planet Earth, το οποίο έχει πλούσια και τεράστια βιόσφαιρα στα υπόγεια πετρώματα και ιζηματογενή περιβάλλοντα, αυτοί οι πλανήτες και τα φεγγάρια τους μπορεί να έχουν μια παραγωγική και διαφορετική βιόσφαιρα κάτω από τις συχνά ακατοίκητες επιφάνειές τους. "
«… Ο πλανήτης μας μπορεί να αποδειχθεί… ο τέλειος χώρος δοκιμών για τεχνολογίες που θα επιτρέψουν την ανακάλυψη και τη λεπτομερή μελέτη της ζωής αλλού στο ηλιακό μας σύστημα και πέραν αυτής.» - Δρ Mark Lever.
«Πολλές από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την εξερεύνηση της βαθιάς ζωής στη Γη, συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών γεώτρησης που παρέχουν πρόσβαση σε δείγματα χωρίς μόλυνση από χιλιόμετρα κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας ή από κάτω από βαθιές σχηματισμούς πάγου της Ανταρκτικής, και τα εξελιγμένα αυτοματοποιημένα εργαλεία και όργανα παρακολούθησης που έχουν αναπτυχθεί , θα είναι απαραίτητο για την εξερεύνηση αυτών των εξωγήιων συστημάτων. "
"Ο πλανήτης μας μπορεί να αποδειχθεί - εν μέρει χρηματοδοτούμενος από το DCO - το τέλειο πεδίο δοκιμών για τεχνολογίες που θα επιτρέψουν την ανακάλυψη και τη λεπτομερή μελέτη της ζωής αλλού στο ηλιακό μας σύστημα και πέραν αυτής."
«Πιστεύω επίσης ότι οι επιστημονικές γνώσεις σχετίζονται με το εύρημα και την ανακάλυψη της ζωής σε άλλους πλανήτες. Ένας από τους κύριους άξονες της έρευνας από το Παρατηρητήριο Deep Carbon είναι ο εντοπισμός των ορίων ζωής - και του βιολογικού κύκλου άνθρακα - στη Γη. Ποιες μεταβλητές καθορίζουν πού μπορεί ή δεν μπορεί να υπάρχει ζωή στη Γη; Ο Έβερετ Σοκ επινόησε κατάλληλα τον όρο «βιοτικό περιθώριο» για να περιγράψει αυτό το φανταστικό όριο στις περιβαλλοντικές συνθήκες που διαχωρίζει το κατοικήσιμο από το ακατοίκητο. »
«Το εσωτερικό της Γης είναι ένα πολύ ελπιδοφόρο μέρος για να εξερευνήσετε αυτό το βιοτικό περιθώριο, λόγω του τεράστιου εύρους των συνθηκών από άποψη θερμοκρασίας, pH, πίεσης, χώρου πόρων, συγκεντρώσεων θρεπτικών συστατικών και διαθεσιμότητας ενέργειας που μπορείτε να βρείτε εκεί. Αρκετές (DCO) αποστολές κατάφεραν να εμβαθύνουν σε βαθιά ιζήματα και πετρώματα και κατάφεραν να τεκμηριώσουν πώς η βιομάζα και η αφθονία της ζωής μειώνεται σταδιακά έως ότου η ζωή είναι κοντά ή κάτω από το όριο ανίχνευσης. "
«Εάν η ζωή σε εξωγήινα σώματα μοιράζεται την ίδια ή παρόμοια βιοχημεία με τη ζωή στη Γη, τότε η κατανόηση του τι ελέγχει και περιορίζει την κατανομή της ζωής στη Γη είναι πιθανό να είναι σχετική με αυτά τα άλλα εξωγήινα σώματα.»
«Όσον αφορά τα πλανητικά σώματα που έχουμε αρχίσει να διερευνούμε λεπτομερέστερα, το τρέχον μέγεθος του δείγματος μας είναι 1. Ο βαθμός στον οποίο οι ερμηνείες μας είναι σωστές ή ακόμη και καθολικές μπορεί να καθοριστεί μόνο μελετώντας επιπλέον πλανητικά σώματα πέρα από αυτά που ζούμε σήμερα. επί."
UT: Αυτή η νέα γνώση του κύκλου άνθρακα της Γης και της βαθιάς βιόσφαιρας θα έχει αντίκτυπο στην κατανόηση της αλλαγής του κλίματος, όχι μόνο τώρα αλλά και στο βαθύτερο παρελθόν;
ML: «Ο στόχος του Deep Carbon Cycle ήταν να βελτιώσει τη θεμελιώδη κατανόηση του κύκλου άνθρακα από τον σχηματισμό της Γης. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της έρευνας σχετίζεται θεμελιωδώς με τις τρέχουσες και τις προηγούμενες κλιματικές αλλαγές, καθώς συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση των παραγόντων που ελέγχουν τις ανταλλαγές άνθρακα μεταξύ του «επιφανειακού κόσμου» - της ατμόσφαιρας, της υδροσφαίρας και του εξώτατου στρώματος της λιθόσφαιρας - και του "Βαθιά υπόγεια επιφάνεια", δηλαδή το μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη που βρίσκεται οπουδήποτε από λίγα μέτρα έως χιλιάδες χιλιόμετρα κάτω από το εξώτατο στρώμα της λιθόσφαιρας. "
«Ακόμη και οι παραμικρές αλλαγές στις ανταλλαγές άνθρακα μεταξύ της επιφάνειας και του υπογείου κόσμου θα είχαν δραματικές συνέπειες για το κλίμα της Γης - ανά πάσα στιγμή καθ 'όλη τη διάρκεια της ιστορίας του». - Δρ Mark Lever.
«Η κατανόηση αυτών των ανταλλαγών είναι εξαιρετικά σημαντική για την κατανόηση των κλιματικών αλλαγών του παρελθόντος, του σύγχρονου και του μέλλοντος, καθώς η ποσότητα του άνθρακα που υπάρχει στον« επιφανειακό κόσμο »είναι πιθανώς μόνο το ένα δέκατο χιλιοστό της ποσότητας άνθρακα που υπάρχει σε υποθαλάσσια ιζήματα παγκοσμίως, και ίσως μόνο το εκατό εκατοστό της ποσότητας του άνθρακα που υπάρχει στον φλοιό της Γης και στον άνω μανδύα. "
«Ακόμη και οι παραμικρές αλλαγές στις ανταλλαγές άνθρακα μεταξύ της επιφάνειας και του υπογείου κόσμου θα είχαν δραματικές συνέπειες για το κλίμα της Γης - ανά πάσα στιγμή καθ 'όλη τη διάρκεια της ιστορίας του».
UT: Θα μπορούσε η βαθιά βιόσφαιρα να έχει διαδραματίσει ρόλο στην ανάκαμψη της Γης από γεγονότα εξαφάνισης όπως η εξαφάνιση Permian-Triassic; Αυτή είναι μια τεράστια ερώτηση, αλλά υπάρχει τρόπος να κατανοήσουμε τη βαθιά βιόσφαιρα στο παρελθόν και πώς μπορεί να έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου;
ML: «Ο πιο άμεσος σύνδεσμος που βλέπω με την εξαφάνιση Permian-Triassic πηγαίνει προς την άλλη κατεύθυνση: υπάρχουν ενδείξεις ότι περίπου την ίδια στιγμή, είτε σχετίζονται με μεγάλες μετεωρολογικές επιπτώσεις είτε όχι, υπήρξε αύξηση στην απελευθέρωση μεθανίου από ένυδρα μεθάνιο, δηλαδή "πάγος μεθανίου" που σχηματίζεται σε χαμηλή θερμοκρασία και υπό υψηλή πίεση στον πυθμένα της θάλασσας. "
«Το μεγαλύτερο μέρος του μεθανίου και του ένυδρου μεθανίου, που υπάρχει στον πυθμένα της θάλασσας παράγεται πιθανώς από μικροοργανισμούς που ζουν μέτρα σε εκατοντάδες μέτρα κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας. Η απότομη απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων του ισχυρού μεθανίου αερίου του θερμοκηπίου, που παράγεται σε μεγάλο βαθμό από μικροοργανισμούς της βαθιάς βιόσφαιρας, μπορεί να συνέβαλε στην εξαφάνιση των Περμανικών-Τριασικών ».
«Υπάρχουν μικροοργανισμοί στους ωκεανούς που τρώνε μεθάνιο και αναπνέουν οξυγόνο. Όταν η ποσότητα του διαλυμένου μεθανίου αυξήθηκε, αυτοί οι μικροοργανισμοί μπορεί να έχουν καταναλώσει όλο το διαλυμένο οξυγόνο σε μέρη των ωκεανών και συνέβαλαν στην εξαφάνιση πολλών θαλάσσιων ζώων που απαιτούν διαλυμένο οξυγόνο για να αναπνεύσουν και να επιβιώσουν. "
UT: Συνεχίζω να σκέφτομαι τη βαθιά βιόσφαιρα ως ένα είδος «θησαυροφυλακίου» για το γήινο γενετικό υλικό, ένα είδος ακούσιας φύλαξης. Πιστεύετε ότι υπάρχει κάποια ακρίβεια σε αυτήν την ιδέα;
ML: «Μου αρέσει πάρα πολύ η έννοια« θησαυροφυλάκιο »και πιστεύω ότι έχει νόημα επειδή ορισμένοι τύποι περιβάλλοντος του εσωτερικού της Γης, π.χ. οι υπερπλαστικοί βράχοι, ο βασαλτικός φλοιός, πιθανότατα παρέμειναν αρκετά παρόμοιοι από την αρχή της ζωής πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. "
«Η μικροβιακή ιδέα« θησαυροφυλάκιο »ισχύει πιθανότατα κυρίως για ζωντανούς οργανισμούς, οι οποίοι διαθέτουν μηχανισμούς για την επιδιόρθωση των γενετικών τους πληροφοριών, δηλαδή το DNA και το RNA.»
«Φαίνεται απίθανο ότι θα μπορέσουμε ποτέ να ανακτήσουμε ανέπαφες γονιδιακές ακολουθίες από τους πρώτους ζωντανούς οργανισμούς της Γης στη βαθιά βιόσφαιρα». - Δρ Mark Lever, DCO.
«Το DNA και το RNA είναι εξαιρετικές πηγές ενέργειας και θρεπτικών ουσιών σε πολλούς μικροοργανισμούς και υποβαθμίζονται γρήγορα από αυτούς εάν απελευθερωθούν στο περιβάλλον. Καταστράφηκαν επίσης από αυθόρμητες χημικές αντιδράσεις - οι οποίες εμφανίζονται ακόμη και σε ζωντανά κύτταρα. Τα ζωντανά κύτταρα μπορούν να ανιχνεύσουν τις περισσότερες από αυτές τις αυθόρμητες μεταλλάξεις, να τις επιδιορθώσουν και, συνεπώς, να διατηρήσουν άθικτες γενετικές πληροφορίες που τους επιτρέπουν να παραμείνουν ζωντανοί. Το DNA ή το RNA από νεκρούς οργανισμούς, ωστόσο, δεν επισκευάζεται. "
«Μικρές ποσότητες σχετικά ανέπαφων αλληλουχιών DNA ή RNA μπορεί να διατηρηθούν σε υπόγειους οικότοπους για χρονικές περιόδους χιλιάδων ετών, ή μερικές φορές σε μερικά εκατομμύρια χρόνια, αλλά πιθανώς όχι πέραν αυτού. Φαίνεται απίθανο ότι θα μπορέσουμε ποτέ να ανακτήσουμε ανέπαφες αλληλουχίες γονιδίων από τους πρώτους ζωντανούς οργανισμούς της Γης στη βαθιά βιόσφαιρα. "
UT: Το DCO έχει κάνει μερικές εκπληκτικές ανακαλύψεις. Τι ακολουθεί για το DCO και ποια πιστεύετε ότι θα είναι η κατεύθυνση για μελλοντική έρευνα για τη βαθιά βιόσφαιρα;
ML: «Η περίοδος χρηματοδότησης του DCO μέσω του Ιδρύματος Alfred P. Sloan τελειώνει το φθινόπωρο του 2019. Ένα μεγάλο τελικό συνέδριο θα πραγματοποιηθεί στην Εθνική Ακαδημία Επιστημών στην Ουάσινγκτον τον επόμενο Οκτώβριο, στο οποίο τα 10 χρόνια ύπαρξης DCO θα γιορτάσουμε και θα διερευνηθούν μελλοντικές κατευθύνσεις για την επιστήμη που σχετίζεται με τον άνθρακα. "
«Υπάρχουν πολλές συζητήσεις μεταξύ των επιστημόνων του DCO σχετικά με τρόπους διατήρησης αυτής της διαφορετικής, διεπιστημονικής κοινότητας γεωφυσικών, γεωλόγων, γεωχημικών και μικροβιολόγων. Ένα γεγονός που θα συνεχίσει να μας φέρνει κοντά είναι ένα ερευνητικό συνέδριο του Gordon με θέμα "Deep Carbon Science", το οποίο πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά το καλοκαίρι του 2018 και - λόγω της μεγάλης επιτυχίας του - προγραμματίζεται να πραγματοποιείται κάθε δύο χρόνια από τώρα και στο εξής. "
«Μια σημαντική κατεύθυνση είναι η σημασία των σεισμών στην υποστήριξη της βαθιάς βιόσφαιρας. Οι σεισμοί δημιουργούν νέο βιότοπο για μικροοργανισμούς με θραύση του φλοιού της Γης και επιτρέποντας στα μικρόβια να αποικίσουν αυτά τα κατάγματα και να αποκτήσουν πρόσβαση σε πηγές ενέργειας που προέρχονται από βράχους, όπως ο μειωμένος σίδηρος. Οι σεισμοί αντλούν επίσης υγρά βαθιάς προέλευσης που είναι πλούσια σε υποστρώματα μικροβιακής ενέργειας, όπως το υδρογόνο ή το μεθάνιο, από το εσωτερικό της ακατοίκητης Γης σε ρηχές, κατοικήσιμες ζώνες και μπορεί έτσι να επιτρέψουν τη βαθιά ζωή να πολλαπλασιαστεί σε κύκλους έκρηξης και προτομής σε σεισμικά ενεργές περιοχές. "
UT: Τι πιστεύετε προσωπικά ότι είναι η πιο συναρπαστική ανακάλυψη που προέρχεται από το DCO;
«… Το παράθυρο ευκαιριών για θεμελιώδεις επιστημονικές ανακαλύψεις σχετικά με τον κύκλο άνθρακα της Γης παραμένει τεράστιο». - Δρ Mark Lever, DCO.
«Για μένα το πιο συναρπαστικό εύρημα είναι ίσως ότι η ηφαιστειακή ροή CO2 στην ατμόσφαιρα είναι διπλάσια από την προηγούμενη. Αυτό το εύρημα - μαζί με πολλά άλλα από το DCO - δείχνει πώς τα υπάρχοντα μοντέλα του κύκλου άνθρακα, ιδίως όσον αφορά τις ανταλλαγές άνθρακα μεταξύ του επιφανειακού και του υπογείου κόσμου, εξακολουθούν να βρίσκονται σε εξέλιξη. Κατά συνέπεια, το παράθυρο ευκαιριών για θεμελιώδεις επιστημονικές ανακαλύψεις σχετικά με τον κύκλο άνθρακα της Γης παραμένει τεράστιο. "
- Ιστότοπος Παρατηρητηρίου Deep Carbon
- Ιστοσελίδα του Κέντρου Ερευνών Βιόσφαιρας Σκοτεινής Ενέργειας
- Δελτίο Τύπου DCO: Η ζωή στη βαθιά γη ανέρχεται σε 15 έως 23 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα - εκατοντάδες φορές περισσότερο από τους ανθρώπους
