1990-luvun alkuun saakka kukaan epäili, kuinka aktiivinen maapallon asukkaiden elämä voi olla. Tutkijat uskovat nyt, että maan alla elävät mikrobit ovat saattaneet auttaa muokkaamaan mantereita, vapauttamaan happea ja antamaan elämän sellaisena kuin tiedämme sen. Atlantic Magazine tutkii, kuinka näiden mikro-organismien tutkiminen maapallollamme voisi auttaa havaitsemaan elämää avaruudessa, kuten Mars.
He asuvat tuhansia metrejä maanpinnan alapuolella. Ne syövät vedystä ja päästävät metaaniin. Ja he kykenevät muuttamaan maailmaa perusteellisemmin kuin voimme kuvitella.
Alexis Templeton muistuttaa 12. tammikuuta 2014 päivästä, jolloin vesi räjähti. Tiiviisti suljettu ja vedellä täytetty Pyrex-lasipullo räjähti kuin pallo.
Templeton ajoi Land Cruiserinsä Wadi Lawayni -laakson kuoppaisen ja kivisen pinnan yli, leveän nauhan leikkaamalla Omanin vuorten läpi. Hän pysäköi autonsa betonialustalle, josta oli näkymä siihen, missä vesikaivo oli äskettäin porattu. Templeton avasi tämän kaivon kannen ja laski pullon synkään syvyyteen toivoen saavansa vesinäytteitä noin 260 metrin syvyydestä.
Wadi Lavaini -laaksoa ympäröivät suklaanruskeat kiviset huiput. Nämä kivet ovat kovia kuin keramiikka, mutta ne ovat pyöreät ja kaatuneet, enemmän kuin muinaiset mudasta tehdyt tiilet. Tämä maapallon sisäosan fragmentti, Länsi-Virginian osavaltion kokoinen, puristettiin pintaan tektonisten levyjen törmäyksessä miljoonia vuosia sitten. Nämä eksoottiset kivet - ne edustavat poikkeavuuksia maan pinnalla - saivat Templetonin saapumaan Omaniin.
Pian sen jälkeen kun hän nosti vesipullo kaivon syvyydestä, hän räjähti auki sisäisen paineen alaisena. Vesi roiskui halkeamista ja kirkastui kuin sooda. Hänen sisällä räjähtänyt kaasu ei ollut hiilidioksidia, kuten virvoitusjuomissa, vaan vety, palava kaasu.
Templeton on geobiologi Coloradon yliopistossa Boulderissa, ja tämä kaasu on hänelle erityisen tärkeä. "Organismit rakastavat vetyä", hän sanoo. Eli he rakastavat syödä sitä. Vetyä sinänsä ei voida pitää todisteena elämästä. Se kuitenkin ehdottaa, että maanpinnan alla olevat kivet voivat olla tarkalleen missä elämä voi menestyä.
Templeton on yksi yhä useammista tutkijoista, jotka uskovat, että Maan syvyydet ovat täynnä elämää. Joidenkin arvioiden mukaan tämä tutkimaton biosfäärin osa voi sisältää kymmenesosasta puolet kaikesta maapallon elävästä aineesta.
Mainosvideo:
Tutkijat ovat löytäneet mikrobit, jotka asuvat graniittirakkeissa noin kahden kilometrin (6000 jalan) syvyydessä Kalliovuorilla, samoin kuin dinosaurusten aikaan peräisin olevissa meren sedimenttikiveissä. He löysivät jopa pieniä eläviä esineitä - matoja, jotka näyttävät katkarapujen niveljalkaisilta, paalenrokkureilta - Etelä-Afrikan kultakaivoksista 340 metrin (11 tuhat jalkaa) syvyydestä.
Meillä ihmisillä on taipumus nähdä maailmaa kiinteänä kivinä, peitettynä ohuella elämänkerroksella. Templetonin kaltaisten tutkijoiden kannalta planeetta näyttää kuitenkin enemmän kuin juustoympyrä, jonka tiheitä reunoja tuhoavat jatkuvasti sen syvyydessä elävät moninkertaistuvat mikrobit. Nämä olennot syövät sellaisista lähteistä, jotka eivät näytä vain syömättömiltä, vaan myös aineettomilta - puhumme radioaktiivisten elementtien atomisesta hajoamisesta, prosessista, joka tapahtuu kivien paineen seurauksena, kun ne uppoutuvat maan syvyyteen ja niiden hajoamiseen, ja jopa, ehkä, noin maanjäristyksiä.
Templeton saapui Omaniin löytääkseen piilotettuja elämän keitaja. Vetykaasuvika vuonna 2014 oli tärkeä todiste siitä, että hän oli oikealla tiellä. Joten Templeton ja hänen kollegansa palasivat Omaniin viime tammikuussa kairamaan kaivon 400 metrin syvyyteen ja yrittämään löytää näiden syvyyksien asukkaita.
Yhtenä kuumana talvi-iltana lävistysmelu soi Wadi Lavaina -laakson auringonpaistettavien laajujen yli. Puskutraktori ilmestyi melkein tämän laakson keskelle. Ja hänen edessään oli poran akseli, joka pystyi pyörimään useiden kierrosten minuutissa.
Puoli tusinaa kovaa hattua koskevaa ihmistä - lähinnä paikallisen yrityksen palkkaamia intialaisia työntekijöitä - käytti laitetta. Templeton ja puoli tusinaa muuta tutkijaa ja jatko-opiskelijaa seisoivat useiden metrien päässä varjossa katosesta, joka hidastui lempeässä tuulen takana. He kaikki taivuttivat pöydät yli ja tutkivat kallionäytteitä, jotka työntekijät toivat yläkertaan noin tunnin välein.
Tämä takila oli toiminnassa koko päivän, ja tulevat maa-näytteet muuttivat väriä syvyyden kasvaessa. Kivimallin muutamalla ensimmäisellä metrillä oli oranssi tai keltainen sävy, mikä osoitti, että pinnasta tuleva happea oli muuttanut kallion sisältämän raudan ruosteisiin mineraaleihin. 20 metrin syvyydessä happea oli jäljellä, kivit tummenivat vihertävän vaaleanpunaiseksi ja mustina suonina.
”Kaunis kivi”, Templeton sanoi ja silitti pintaa lateksikäsineisellä kädellä. Hänen suojalasit nostettiin ylös ja lepää suorat tummat vaaleat hiukset paljastaen posket, jotka ovat tummenneet vuosien työstä laivoilla, trooppisilla saarilla, arktisen alueen leveydellä ja muualla. "Toivon näkevänsä enemmän tällaista materiaalia", hän sanoi.
Tämä vihertävänmusta kivi antoi hänelle välähdyksen jostakin, jota on lähes mahdotonta nähdä muualla planeetallamme.
Nämä kallionäytteet, jotka tuotiin pintaan suuresta syvyydestä, osoittautuivat runsaasti rautaa - rautaa mineraalien muodossa, jotka yleensä eivät selviä maan pinnalla. Tämä maanalainen rauta on niin kemiallisesti reaktiivinen, että sillä on taipumus yhdistyä hapen kanssa niin paljon, että vesimolekyylit rikkoutuvat, kun se joutuu kosketuksiin veden kanssa maan alla. Se vetää happea vedestä ja jättää vedyn taakse.
Geologit kutsuvat tätä prosessia "serpentinisaatioksi" sen jälkeisten mustien, vihreiden ja valkoisten mineraalien vähäisten jälkien takia. Serpentinisaatio tapahtuu yleensä paikoissa, joille ihmisille ei ole pääsyä, mukaan lukien usean tuhannen metrin syvyydessä Atlantin valtameren pohjan alla.
Ja täällä, Omanissa, maan syvyydessä olevat kivet tulevat niin lähelle pintaa, että serpentinisaatio tapahtuu vain muutaman sadan metrin jalan alapuolella. Vety, joka revitti Tempelton-vesipullin vuonna 2014, oli pieni esimerkki käärmeprosessista; Alueelle useita vuosia sitten porattu vesikaivo tuotti niin paljon vetyä, että siellä oli jopa räjähdysvaara, ja seurauksena hallitus pakotettiin betonimaan kiireellisesti.
Vety on erityinen aine. Sitä on käytetty yhtenä ponneaineena Apollo-avaruusaluksen laukaisemiseksi ja siirtämiseksi kiertoradalle, ja se on yksi energian rikkaimmista elementeistä, joita luonnossa esiintyy luonnossa. Tämä tekee siitä tärkeän ruoan mikrobille, joita on maanpinnan alla.
Geologiseen tutkimukseen tarkoitetut kivijalkapalat.
Kaikkialla itäisessä Omanissa vuorten alla elävät mikrobit voivat kuluttaa tonnia vetyä vuosittain, mistä seuraa kaasun hidas ja hallittu palaminen, jota entsyymit säätelevät tarkalleen vesitäytteisten solujensa sisällä.
Vety on kuitenkin vain puolet elämän yhtälöstä - tuottaakseen vetyä energiaa, mikrobit tarvitsevat jotain muuta sen polttamiseksi, aivan kuten ihmiskunta pakotetaan hengittämään happea ruoan prosessoimiseksi. Templetonin päätehtävänä on ymmärtää tarkalleen, mitkä mikrobit "hengittävät" sellaisella syvyydellä maan alla, missä happea ei ole.
Klo kahdessa iltapäivällä pahoinpideltu pick-up kuljettaa porauspaikalle pölyisen ja mutaisen tien varrella. Hänen takana on - tiukasti yksi toisensa jälkeen - kuusi kamelia, joiden pää heiluttelee tuulessa. Nämä ovat paikallisia eläimiä, heidät sidotaan lyhyillä hihnilla ja he ovat menossa kohti uutta laidunmaa, joka sijaitsee jossain tässä laaksossa.
Templeton unohtii kameleista, huusi yhtäkkiä piilottamatta jännitystään: "Kulta!" Hän osoitti pöydällä olevan näytteen maaperästä sekä pienen rypäleen keltaisista metallikiteistä. Heidän kuutiomallinsa auttoivat ymmärtämään hänen pientä vitsiään: nämä kiteet eivät olleet todellista kultaa, vaan typerien kultaa, jota kutsutaan myös rautapyriitiksi.
Rautapyrriitti koostuu raudasta ja rikistä, ja tämä on yksi mineraaleista, jota kutsutaan myös "biogeeniseksi": sen muodostuminen liittyy joskus mikrobien aktiivisuuteen. Itse kiteet voidaan muodostaa jätteestä, jonka mikrobisolut "hengittävät ulos". Siksi pyrriitti voi olla mikrobien metabolian sivutuote, jota Templeton kutsuu "kauniiksi".
Kotiin Coloradossa hän kiinnittää näihin kiteisiin saman huomion kuin arkeologi kiinnittäisi kasaan antiikin Rooman roskia. Hän leikkaa ne läpinäkyviksi paloiksi ja tutkii niitä mikroskoopin alla. Jos pyriitti on todella elävien solujen tuote, niin mikrobit "voivat haudata todennäköisesti mineraaleihin". Hän toivoo löytävänsä heidän kivettyneet ruumiinsa.
1990-luvun alkuun saakka kukaan epäili, kuinka aktiivinen maapallon asukkaiden elämä voi olla. Ensimmäiset todisteet löytyivät merenpohjan alla olevasta kalliosta.
Geologit ovat jo kauan huomanneet, että tummeista basalttirakkeista löytyvät vulkaaniset kaasut ovat tuhansia metrejä merenpohjan tason alapuolella, jossa on usein mikroskooppisia syvennyksiä ja tunneleita. "Meillä ei ollut aavistustakaan siitä, että tämä voisi olla biologinen", sanoo Hubert Staudigel, tulivuoren tutkija Scrippsin merentutkimuslaitoksessa La Jollassa, Kalifornia.
Vuonna 1992 nuori tutkija, jonka nimi oli Ingunn Thorseth Norjan Bergenin yliopistosta, ehdotti, että nämä masennukset ovat hammaskarieksen geologista vastinetta - mikrobit upottivat sen vulkaaniseen lasiin kuluttamalla rauta-atomeja. Itse asiassa Thorset löysi mitä voidaan pitää erehtyneinä kuolleiden solujen sisällä näissä kallioissa, jotka on kerätty kolmetuhatta jalkaa merenpohjan alapuolelle.
Kun nämä löytöt julkaistiin, Templeton ei vielä työskennellyt kentällä. Hän ansaitsi geokemian maisterin tutkinnon vuonna 1996 ja siirtyi sitten työskentelemään Lawrence Berkeleyn kansallisessa laboratoriossa Kaliforniassa, missä hän opiskeli, kuinka nopeasti mikrobit syövät lentopolttoainetta maassa entisessä Yhdysvaltain merivoimien tukikohdassa. Muutamaa vuotta myöhemmin Stanfordin yliopistossa väitöskirjaksi hän tutki, kuinka maanalaiset mikrobit metaboloivat lyijyä, arseenia ja muita epäpuhtauksia aineenvaihdunnan aikana.
Vuonna 2002 hän muutti Scripps Labiin työskentelemään biologian professori, Bradley Tebo ja Staudigelin kanssa samankaltaisista aiheista, nimittäin siitä, kuinka mikrobit elävät raudassa ja muissa metalleissa merenpohjassa sijaitsevassa basalttilasissa.
Saman vuoden marraskuussa hän kiipesi Tyynenmeren keskustassa sijaitsevan tutkimusaluksen takakannella luukun läpi autokoon Pisces-IV -laskualaan ja sukelsi merenpohjaan. Havaijilla sijaitsevan merenpohjan tutkimuslaboratorion lentäjä Terry Kerby osoitti veneen kohti vedenalaisen tulivuoren Loihi-merenrantan eteläistä rintettä lähellä Havaijin suurta saarta.
Sukellusveneen valonheitin 1700 metrin (5600 jalan) korkeudessa tuskin valaisee outoa vedenalaista maisemaa - sekoitettu sekoitus siitä, mikä näytti tiukasti pakattuista roskapussista, jotka olivat kasaantuneet sotkuihin jonkinlaisessa pyramidissa. Nämä ns. Basaltti tyynyt, jotka muodostuivat vuosisatojen ajan laavaksi, vuotaen halkeamien läpi, törmäsivät meriveteen, jonka jälkeen se jäähtyi nopeasti ja muuttui sileiksi kiviksi. Templeton makasi penkin puolellaan, väriseen kylmässä, tarkkaillen paksun lasin läpi, kun Kirby hakasti basalttipaloja mekaanisella varrella. Kahdeksan tuntia sen jälkeen, kun sukellus oli aloitettu merenpohjaan, he palasivat pinnalleen viiden kilogramman kallion kanssa.
Samana vuonna hän ja Stuadigel vierailivat Kilauea-tulivuorella Havaijilla toivoen kerätä mikrobittomia vulkaanista lasia, jota he voisivat verrata valtameren pohjasta kerättyihin näytteisiin. Raskeita saappaita pukeutuessaan he eivät tullut laavavirtaan ja kävelivät kivittyneen kuoren yli, joka oli vain muutama tuuma paksu. Staudigel löysi yhden paikan, jossa oranssi sulan laava murtui syntyneen kiinteytyneen kuoren läpi. Hän poimi pala kuumaa laavaa metallitankealla - se näytti kuumalta ja tahmealta hunajalta - ja asetti sen ämpäriveteen. Vesi kiehui pillillä ja melulla, ja hetken kuluttua laava kovettui, muuttuen lasiksi.
Takaisin laboratoriossa, Templeton eristi kymmeniä bakteerikantoja, jotka imevät raudan ja mangaanin meren pohjan kallioista. Yhdessä kollegojensa kanssa hän taas sulatti steriiliä lasia Kilauea-tulivuoresta uuniin, lisäsi siellä erilaisia määriä rautaa ja muita ravintoaineita ja kasvatti niistä bakteerikantoja. Hän käytti edistyneimpiä tekniikoita, mukaan lukien röntgenkuvat, ja katseli ilolla, kun bakteerit kierrättävät mineraaleja.
”Koko kellarini oli tukkeutunut meren pohjasta nostetuilla basalttirakkeilla, koska en yksinkertaisesti pystynyt kieltäytymään niistä”, hän kertoi minulle yhdestä niistä päivistä, jolloin porausta ei ollut.
Templetonin näkökulmasta näillä kallionäytteillä, samoin kuin niistä ruokkuneilla bakteereilla, oli kuitenkin yksi suuri haitta - ne otettiin merenpohjasta, jossa vesi sisältää jo happea.
Happi on osa kaikkia eläviä asioita maapallolla - aardvarkeista ja lieroista meduusoihin; ilmapiiri ja suurin osa valtamereistä ovat täynnä sitä jakelua varten. Maapallolla on kuitenkin ollut niin paljon happea vain pienen ajan historiansa aikana. Vielä nykyäänkin valtavat osat planeettamme biosfääristä eivät ole koskaan tavanneet happea. Riittää, kun syöksyt maahan muutaman metrin, eikä happea enää ole. Missä tahansa muussa aurinkojärjestelmän paikassa, Mars mukaan lukien, missä voi olla elämää, et löydä happea.
Templeton tutkiessaan maapallon syvää biosfääriä, hän kiinnostui myös kysymyksestä elämän alkuperästä planeetallamme ja muissa aurinkokunnan paikoissa. Maanalaisen tilan tutkiminen voi antaa väläyksen näistä erillisistä paikoista ja ajoista, mutta se on mahdollista vain, jos hän voi mennä syvemmälle, happea ulottumattomissa.
Omanin vuoret näyttivät olevan ihanteellinen paikka tällaiseen etsintään. Tässä valtavassa kivimassassa, joka on vähitellen altistettu serpentinisoitumiselle, on happea sisältäviä paikkoja sen sisällä, samoin kuin kemiallisesti aktiivisia rautayhdisteitä, jotka tutkijoiden mukaan sijaitsevat maan syvyydessä.
Templeton ja monet muut syvän biosfäärin tutkijat olivat mukana toisessa suuressa projektin suunnittelun varhaisessa vaiheessa, Omanin porausprojektissa.
Hanketta johtaa Peter Kelemen, geologi New Yorkissa sijaitsevassa Lamont-Doherty Earth Observatoryssa. Sillä on oma tehtävä - Omanin syvälle sijoittautuneet kivet ovat vuorovaikutuksessa paitsi hapen ja veden, myös hiilidioksidin kanssa, puristamalla kaasua ilmakehään ja sulkemalla sen karbonaattimineraaliin - tämä prosessi, jos tutkijat ymmärtävät sen, auttaa ihmiskuntaa vähentämään hiilidioksidipäästöt ilmakehään.
Kelemen oli läsnä poraamalla Wadi Lavainissa tammikuussa 2018. Hän oli varma, että todisteet elämästä löydetään. Nämä kivet muodostuivat alun perin yli 980 celsiusasteen (1800 astetta Fahrenheit) lämpötiloissa. Ne kuitenkin jäähtyivät nopeasti, ja nykyään ylemmän kerroksen, joka on noin 500 metriä syvä, lämpötila on noin 30 astetta (90 astetta Fahrenheit). Nämä kivet "eivät olleet tarpeeksi kuumia tappamaan kaikkia mikrobia kriidikauden jälkeen" - dinosaurusten aikakaudella.
Kello kolmea iltapäivällä puoli tusinaa miehistön jäsentä kokoontui öljynporauslautalle eräänlaiseen rituaaliin, jota kaikki odottavat kiinnittäen erityistä huomiota.
Uusi osa sydämestä, juuri otettu poratusta akselista, lasketaan pukille. Puhumme kolmen metrin korkeudesta kivisylinteristä - sen paksuus vastaa suunnilleen baseball-batin paksua päätä ja se sijaitsee metallisylinterissä.
Työntekijät nostivat tämän putken toisen pään. Ja ydin liukastui siitä - yhdessä mustan ja tahmean nesteen kanssa. Musta, paksu muta roiskui maahan. Maasta uutettu ydin oli täysin peitetty tällä aineella.
”Voi luoja,” joku sanoi. - Vau . Kaikki ympärillä kuiskasivat.
Yksi työntekijöistä pyyhki uutetun ytimen, jonka jälkeen sen sileälle ja kiiltävälle pinnalle alkoi muodostua pieniä kuplia, kuten kiehuvassa öljyssä. Tämä kallionäyte, jota ei vaikuttanut maan alla kokenut paine, vapautti kaasuja itsestään heti silmämme edessä ja sen kuplat imeytyivät kallion huokosten läpi. Jäteveden ja palavan kumin haju alkoi valua ilmaan - haju, jonka siellä olevat tutkijat tunnistivat välittömästi.
"Se on erittäin vilkas rock", Templeton sanoi.
"Rikkivetyä", Kelemen sanoi.
Rikkivety on kaasu, joka muodostuu viemäreihin, suolistasi ja - nytkin selvästi - maan alle Omanissa. Sitä tuottavat mikrobit, jotka elävät ilman happea. Tätä elämää antavasta kaasusta he tekevät tempun, johon planeetan pinnalla elävät eläimet eivät pysty - he alkavat hengittää jotain muuta. Toisin sanoen he polttavat ruuansa käyttämällä muita maan alla löydettyjä kemikaaleja.
Osa pintaan nostetusta ytimestä oli lävistetty oranssi-kanelikiviraidoilla - näin merkittiin paikat, joiden läpi kuuma laava kaatoi syviä halkeamia maan pinnalle miljoonia vuosia sitten, ja tuolloin tämä kallio oli maan suolistossa useiden kilometrien syvyydessä. …
Nämä fossiilisoituneen magman jäljet antoi vähitellen kemialliset aineosat pohjaveteen - mukaan lukien molekyylit, joita kutsutaan sulfaateiksi, jotka koostuvat yhdestä rikkiatomista, joka on sitoutunut neljään happiatomiin. Ilmeisesti mikrobit käyttivät näitä molekyylejä sulattaakseen vetyä, Templeton sanoi. "He syövät vetyä ja hengittävät sulfaattia ulos." Ja sitten he edelleen vapauttavat kaasunsa.
Rikkivetyllä ei ole vain voimakas ja epämiellyttävä haju. Se on myös myrkyllinen. Siksi hyvin sen tuottavat mikrobit ovat vaarassa myrkyttyä, koska se kertyy maan alle. Kuinka he pystyvät välttämään myrkytyksiä? Jälleen kerran rock tarjoaa meille vastauksen.
Poraus jatkui seuraavien päivien aikana, mutta musta liete hävisi vähitellen. Jokainen uusi pinnalle tuotu ydin oli kuiva ja hajuton. Itse kallio on kuitenkin muuttunut - sen lasimainen mosaiikki ja käärme tummennettiin, ja sen päävärit olivat harmaa ja musta, ja se alkoi muistuttaa musteella upotettua ruudukasta hametta.
"Kaikki tämä mustaminen on biotuotetta", Templeton kertoi eräänä iltana, kun hän ja hänen kollegansa Eric Ellison olivat instrumenttikuormitetussa laboratoriossa perävaunussa pakkaamassa kivinäytteitä kotiin lähettämistä varten. Osa kivistä oli suljetuissa pleksilasilaatikoissa, ja Ellison liikutti niitä käsineillä, jotka oli asetettu koneiden laatikoihin - kaikki tämä antoi vaikutelman, että kerätyissä kallionäytteissä oli jotain pahasta. Tällä varotoimenpiteellä ei kuitenkaan ollut tarkoitus suojata henkilöä; tämä tehtiin herkkien mikrobien koskemattomuuden poistamiseksi happea.
Templeton uskoi, että juuri näillä mikrobilla oli vaikutusta viimeaikaisiin kallionäytteisiin - heidän hengittämänsä rikkivety reagoi kiven kanssa raudasulfidin, vaarattoman mustan mineraalin, muodostamiseksi. Aikaisemmin nähtymme pyrriitti koostuu myös raudasta ja rikistä, ja se olisi voinut muodostua samalla tavalla.
Nämä mustat mineraalit ovat enemmän kuin vain akateemisia harvinaisuuksia. Ne tarjoavat katsauksen siihen, kuinka mikrobit eivät vain onnistuneet selviämään maankuoressa, vaan pystyivät muuttamaan sitä, ja joissain tapauksissa jopa luomaan mineraaleja, joita ei ole muualla.
Jotkut rikkaimmista raudan, lyijyn, sinkin, kuparin, hopean ja muiden metallien talletuksista muodostuivat, kun rikkivety törmäsi näiden metallien kanssa syvällä maan alla. Nämä sulfidit vangitsivat nämä metallit ja muuttivat väkevöimällä ne mineraaleiksi, joita muodostui miljoonien vuosien ajan - kunnes kaivostoimittajat toivat ne pintaan. Nämä malmit muodostaneet rikkivedykset olivat usein vulkaanista alkuperää, mutta joissain tapauksissa sen muodostivat mikrobit.
Robert Hazen, mineralogist ja astrobiologi Carnegie Centerissä Washington DC: ssä, uskoo, että yli puolet mineraaleista on olemassaolonsa ansiota elämänmuodoille - kasvin juurille, korallille, pihdille ja jopa maanalaisille mikrobille. Hän on jopa valmis ehdottamaan, että planeettamme seitsemän maanosaa on olemassaolonsa vuoksi velkaa mikrobille, jotka syövät kiviä.
Neljä miljardia vuotta sitten maapallolla ei ollut pysyvää maata - vain muutama valtameren yli kohoava tulivuorenhuippu. Merenpohjan mikrobit auttoivat kuitenkin muuttamaan tätä tilannetta. He hyökkäsivät basaltti-esiintymien kanssa samalla tavalla kuin tänään, muuttamalla vulkaanista lasia savimineraaleiksi. Ja pehmenemisen jälkeen ne muuttuvat jälleen kiinteiksi, muuttuen uusiksi kiviksi - kevyemmäksi ja muokattavammaksi materiaaliksi kuin muu planeetta: graniitti.
Nämä vaaleat graniitit yhdistyivät ja nousivat valtameren pinnan yläpuolelle muodostaen siten pysyviä maanosia. Ilmeisesti tämä prosessi, jossain määrin, tapahtui ilman mikrobien apua, mutta Hazen uskoo heidän kiihdyttäneen sitä. "Voit kuvitella, että mikrobit luovat tasapainon", hän sanoo. "Väitämme, että mikrobilla oli keskeinen rooli."
Maan syntymisellä on merkittävä vaikutus maan kehitykseen. Ilman vaikutuksen alaiset kivet romahtivat nopeammin ja vapauttivat mereen ravinteita, kuten molybdeeniä, rautaa ja fosforia. Nämä ravinteet ovat edistäneet fotosynteettisten levien kasvua, jotka imevät hiilidioksidia ja vapauttavat happea. Noin kaksi miljardia vuotta sitten maapallon ilmakehään ilmestyivät ensimmäiset happea sisältävät jäljet. 550 miljoonaa vuotta sitten happipitoisuus saavutti vihdoin alkeellisten eläinten tukemiseen tarvittavat tasot.
Maapallon runsas määrä vettä ja sen optimaalinen poistuminen auringosta tekivät siitä lupaavan elämän inkubaattorin. Sen muuttamista tuntevien ja happea hengittävien eläinten paratiisiksi ei kuitenkaan koskaan taattu. Mikrobit ovat saattaneet viedä planeettamme näkymättömään käännekohtaan - mantereiden, hapen ja elämän muodostumiseen sellaisena kuin me sen tunnemme.
Ja jopa tänään, mikrobit jatkavat planeettamme valmistamista ja uusintaa sisäpuolelta.
Joissain suhteissa maanalaiset mikrobit muistuttavat ihmisen sivilisaatiota, jossa”kaupungit” muodostuvat tienhaaraan. Omanissa hajuisten mustien mikrobien kukoistava keidas sijaitsi 30 metrin syvyydessä lähellä kallion useiden suurten halkeamien leikkauskohtaa - nämä ovat kanavat, jotka antoivat vedylle ja sulfaateille valua sieltä useista lähteistä.
Elisabetta Mariani, rakennusgeologi Liverpoolin yliopistosta Englannissa, vietti useita päiviä teltan alla korjaamalla nämä murtumat kiviin. Eräänä aamuna hän kutsui minut näyttämään minulle jotain erityistä - repiä, joka kulki vinosti ytimen poikki, ja siellä voit nähdä kaksi kallion pintaa, jotka oli lävistetty vihreän ja keltaisen serpentiinikerroksin, jotka ovat yhtä ohuita kuin paperiarkki.
"Näetkö nämä rutit?" hän kysyi englanniksi korostuksella, joka petti hänen alkuperäistä italiaansa, ja osoitti halkeamia kahdelle käärmepinnalle. He todistivat, että tämä ei ollut vain passiivista murtumaa - se oli aktiivinen vika. "Kaksi kalliopalloa liikkuivat koskettaen toisiaan, siihen suuntaan", hän sanoi osoittaen ruteille.
Princetonin yliopiston geologi Tullis Onstott, joka ei ole mukana Omanin poraushankkeessa, uskoo, että tällaiset aktiiviset murtumat eivät vain tarjoa reittejä ruoalle siirtymiseen maan alle - ne ovat saattaneet tuottaa ruokaa. Marraskuussa 2017 Onstott ja hänen kollegansa aloittivat rohkean kokeen. He aloittivat työt tunnelissa 2500 metrin syvyydessä Moab Khotsongin kultakaivoksessa Etelä-Afrikassa ja sieltä porattiin uusi kaivo vian suuntaan, joka oli vielä 800 metriä syvempi. Tässä vikossa tapahtui 5. elokuuta 2014 maanjäristys, jonka voimakkuus oli 5,5. Onstott toivoi tällä tavoin testaavansa provosoivan idean, jonka mukaan maanjäristykset voisivat tarjota ruokaa syvälle biosfäärille.
Tutkijat ovat jo kauan huomanneet, että vetykaasua vuotaa suurista vikoista, kuten Kalifornian San Andreasin kaltaisista. Osa tästä kaasusta on kemiallinen reaktio - maanjäristyksen aikana hajoavat silikaattimineraalit reagoivat veden kanssa ja vapauttavat vedyn sivutuotteena. Riftin lähellä oleville mikrobille tällainen reaktio voi johtaa ajoittain energiaräjähdykseen, joka liittyy suureen sokerin saanniin.
Maaliskuussa 2018, neljä kuukautta sen jälkeen, kun kaivoksen aloittaminen Moab-Hotsong-kaivoksessa aloitettiin, työntekijät toivat sydämen sydämelle, joka ylitti vian.
Vikaa pitkin oleva kallio tuhoutui melko pahasti, Onstott sanoo - ytimessä oli nähtävissä kymmenkunta rinnakkaista murtumaa. Joidenkin näiden halkeamien pinta muuttui hauraaksi saviksi, jonka raitoja osoitti äskettäiset maanjäristykset. Muut halkeamat täytettiin valkoisen kvartsiitin laskimoilla, jotka tarkoittivat tuhansia vuosia aikaisemmin muodostuneita vanhempia murtumia.
Onstott etsii tällä hetkellä fossiilisoituja soluja näistä kvartsiittilaskimoista ja analysoi myös kiven DNA: ta toivoen tällä tavoin selvittääkseen, mitkä bakteerit elävät tässä ripauksessa, jos niitä on.
Lisäksi hän ja hänen kollegansa - ja mikä tärkeintä - ovat jättäneet poratut reiät auki ja seuraavat seurannassa olevaa vettä, lasia ja mikrobeja itse ja ottavat uusia näytteitä joka kerta toisen maanjäristyksen yhteydessä. "Tässä tapauksessa voit nähdä, vapautuuko lasia vai ei", hän sanoo, "ja myös seurata tapahtuuko muutoksia mikrobiologisessa yhteisössä kaasun kulutuksen seurauksena."
Onstott odottaa näitä tuloksia, mutta pohtii myös radikaalimpaa mahdollisuutta: Nämä syvälle sijoittuneet bakteerit eivät vain ruoki maanjäristysten vaikutuksia, mutta ne voivat aiheuttaa niitä. Hänen mielestään, kun mikrobit alkavat hyökätä raudan, mangaanin ja muiden mineraalien elementtien kanssa, jotka ilmestyvät murtolinjojen varrella, ne voivat heikentää kallioperää - ja valmistaa nuo murtumat seuraavaa suurta muutosta varten. Tämän mahdollisuuden tutkimiseen kuuluu laboratoriokokeiden suorittaminen selvittääkseen, kykenevätkö näiden taukojen bakteerit hajottamaan mineraaleja riittävän nopeasti vaikuttaakseen seismisiin aktiivisuuksiin. Tiedemiehen merkityksen aliarvioinnissa hän ajattelee tulevaa työtä: "Tämä on riittävän kohtuullinen hypoteesi sen testaamiseksi."
30. tammikuuta Wadi Lavainin kairauslaite saavutti 60 metrin. Hänen moottorinsa rytmisivät taustana, kun Templeton ja hänen kollegansa Eric Boyd istuivat pihatuoleissa akaasiapuun alla. Heidän rinnallaan oli merkkejä muista matkailijoista, jotka lomalla tällä varjojen saarella, harvinaisia alueella - kamelin ulosteet, sileät ja pyöreät kuin nahkaiset luumut.
"Uskomme, että ympäristö on välttämätöntä elämän alkuperän ymmärtämiselle", sanoi Boyd, geobiologi Bozemanin Montanan osavaltion yliopistossa. Hänen mielestään tämä tekee hänet ja Templetonia tutkimaan Omanin syviä kiviä. "Rakastamme vetyä", hän sanoo.
Sekä Boyd että Templeton uskovat, että elämä maan päällä on alkanut ympäristöstä, joka on samanlainen kuin se, joka on olemassa useita metrejä niiden taittuvien tuolien alapuolella. Heidän mukaansa elämän kehto on maapallon pinnan alla olevissa halkeamissa, joissa rautapitoiset mineraalit puristivat vettä itsestään veden kanssa kosketukseen joutumisen jälkeen.
Kaikista kemiallisista polttoaineista, joita maapallolla oli neljä miljardia vuotta sitten, vety näyttää olevan yksi helpoimmista elementeistä varhaisten ja tehottomien solujen aineenvaihdunnassa. Vetyä ei tuotettu pelkästään serpentinisaatiolla, se myös - kuten nykyäänkin - muodostuu alkuaineiden, kuten uraanin, radioaktiivisesta hajoamisesta, joka hajottaa jatkuvasti vesimolekyylejä ympäröivään kallioon. Vety on niin epävakaa, sillä on taipumus hajota niin paljon, että se voidaan hajottaa jopa miedoilla hapettimilla, kuten hiilidioksidilla tai puhtaalla rikillä. Miljoonien geenisekvenssien DNA: n tutkimus viittaa siihen, että maapallon elämän edeltäjä - "viimeinen yleinen yleinen esi-isä" - on voinut käyttää vetyä ruuana ja polttaa sen hiilidioksidilla. Sama,on todennäköisesti mahdollista sanoa elämästä muissa maailmoissa.
Rautapitoisia mineraaleja täällä Omanissa löytyy usein aurinkokunnasta, samoin kuin serpentinisaatioprosessia. Orbiter-avaruuskoetin, joka kiertää tällä hetkellä Marsia, on löytänyt serpentiinimineraalit Marsin pinnalta. Cassini-avaruusalus on löytänyt kemiallisia todisteita käynnissä olevasta käärmeenmuodostuksesta syvällä Enceladussa, Saturnuksen jään peittämässä kuussa. Käärmeen kaltaisia mineraaleja on löydetty myös Ceresin kääpiö planeetalta, jonka kiertorata on Marsin ja Jupiterin kiertoratojen välissä. Serpentinejä on löydetty jopa meteoriiteista, alkion planeettojen fragmenteista, jotka olivat olemassa 4,5 miljardia vuotta sitten, siis juuri maan syntymän aikaan, ja tämä voi tarkoittaa, että elämän kehto oli tosiasiassa olemassa ennen planeettamme muodostumista.
Vetyä - syntyvän energian lähteenä - on löydetty kaikista näistä paikoista. Sitä voidaan silti tuottaa koko aurinkokunnassa.
Boydin päätelmät ovat henkeäsalpaavat.
”Jos sinulla on tällainen kivi ja lämpötila on verrattavissa maan lämpötilaan, ja jos sinulla on vielä nestemäistä vettä, kuinka väistämätöntä luulet elämästä olevan?” Hän kysyy. "Henkilökohtaisesti olen varma, että se on väistämätöntä."
Elämän löytäminen on haaste. Nykyisen tekniikan avulla Marsille lähetetty avaruusalus voi porata reiän vain muutaman metrin syvyyteen vihamielisiin pintoihin. Nämä pintakivet voivat sisältää jälkiä menneestä elämästä - kenties Marsin solujen kuivuneet perustukset mikroskooppisissa tunneleissa, jotka ne ovat juurtuneet mineraalien läpi -, mutta elävät mikrobit ovat todennäköisesti useita satoja jalkoja syviä. Templeton yrittää löytää jälkiä menneestä elämästä - ja myös erottaa nuo merkit asioista, joihin elämä ei ole vaikuttanut - ja hän on tehnyt niin heti siitä hetkestä lähtien, kun hän tutki basalttilasia meren pohjassa 16 vuotta sitten.
"Minun tehtäväni on löytää biologisia vedoksia", hän sanoo. Hän käyttää samoja työkaluja Omanista tuotujen näytteiden tutkimiseen kuin lasia. Hän ampuu mineraalien pintoja röntgenkuvien avulla ymmärtääksesi kuinka mikrobit muokkaavat mineraaleja. Hän haluaa myös ymmärtää: jättävätkö he ne paikalleen? Vai syövyttävätkö he? Tutkiessaan, mitkä elävät mikrobit imevät mineraaleja, hän toivoo löytävänsä luotettavan tavan tunnistaa samat kemialliset imeytymisjäljet maan ulkopuolisissa kivimissä, joissa ei ole ollut eläviä soluja tuhansien vuosien ajan.
Eräänä päivänä tällaiset instrumentit ovat roverilla. Tai niitä käytetään muista maailmoista tuotujen kivinäytteiden tutkimuksessa. Sillä välin Templetonilla ja hänen kollegoillaan on vielä paljon tehtävää Omanissa - heidän on selvitettävä, mikä sisältää niiden jalkojen alla olevan pimeän, kuuman ja piilotetun biosfäärin.
Douglas Fox