Sve do početka devedesetih nitko nije posumnjao koliko bi mogao biti aktivan život stanovnika zemaljskih dubina. Znanstvenici sada vjeruju da su mikrobi koji žive pod zemljom možda pomogli da se formiraju kontinenti, oslobađaju kisik i daju život onakav kakav znamo. Atlantic Magazine istražuje kako bi proučavanje tih mikroorganizama na našem planetu moglo pomoći u otkrivanju života u svemiru, poput Marsa.
Žive tisućama metara ispod površine Zemlje. Hrane se vodikom i emitiraju metan. I oni su sposobni promijeniti naš svijet fundamentalnije nego što možemo zamisliti.
Alexis Templeton prisjeća se 12. siječnja 2014. kao dana kad je voda eksplodirala. Staklena boca Pyrex-a koja je bila čvrsto zatvorena i napunjena vodom eksplodirala je poput balona.
Templeton je vozio svoj Land Cruiser po neravnoj i stjenovitoj površini doline Wadi Lawayni, široke pruge koja je prolazila planinama Omana. Parkirao je svoj automobil na betonskoj platformi s pogledom na mjesto gdje je nedavno izbušen bunar za vodu. Templeton je otvorio poklopac ovog bunara i spustio bocu u svoje tmurne dubine, nadajući se da će dobiti uzorke vode s dubine od oko 260 metara.
Dolina Wadi Lavaini okružena je stjenovitim vrhovima čokoladno smeđe boje, ove su stijene tvrde poput keramike, ali su zaobljene i opuštene, više poput drevnih opeka od blata. Ovaj fragment unutrašnjosti Zemlje, veličine države Zapadna Virdžinija, istisnut je na površinu sudarom tektonskih ploča prije milijuna godina. Ove egzotične stijene - predstavljaju anomalije na Zemljinoj površini - natjerali su Templeton da dođe u Oman.
Ubrzo nakon što je iz dubine bunara podigla bocu vode, otvorila se pod unutarnjim pritiskom. Voda je istrčala iz pukotina i ključala poput sode. Plin koji je eksplodirao u njoj nije ugljični dioksid, kao u bezalkoholnim pićima, već vodik, zapaljivi plin.
Templeton je geobiolog sa Sveučilišta u Coloradu u Boulderu, a taj je plin za nju od posebnog značaja. "Organizmi vole vodik", kaže ona. Odnosno, vole ga jesti. Sam po sebi vodik se ne može smatrati dokazom života. Međutim, to sugerira da stijene ispod Zemljine površine mogu biti tamo baš tamo gdje život može napredovati.
Templeton je jedan od sve većeg broja znanstvenika koji vjeruju da su dubine Zemlje ispunjene životom. Prema nekim procjenama, ovaj neistraženi dio biosfere može sadržavati od jedne desetine do polovice sve žive materije na Zemlji.
Promotivni video:
Znanstvenici su otkrili mikrobe koji nastanjuju granitne stijene na dubini od oko dva kilometra (6000 stopa) u stjenovitim planinama, kao i u morskim sedimentnim stijenama koje potječu iz vremena dinosaura. Pronašli su čak i sićušna živa bića - crve koji nalikuju artropodima škampi, rotirajuće bale - u rudnicima zlata Južne Afrike na dubini od 340 metara (11 tisuća stopa).
Mi ljudska bića imamo tendenciju da svijet gledamo kao čvrstu stijenu prekrivenu tankim slojem života. Međutim, za znanstvenike poput Templetona, planet više sliči krugu sira, čiji se gusti rubovi neprestano uništavaju množenjem mikroba koji žive u njegovim dubinama. Ta bića se hrane iz onih izvora koji ne samo da izgledaju nejestivi, već su i nematerijalni - govorimo o atomskom raspadu radioaktivnih elemenata, o procesu koji nastaje kao rezultat pritiska stijena kako tone u dubinu Zemlje i njihovog raspadanja, pa čak i, možda, o potresi.
Templeton je došao u Oman kako bi pronašao skrivene oaze života. Bujanje vodikovog plina u 2014. bilo je važan dokaz da je bila na dobrom putu. Tako su se Templeton i njezine kolege prošlog siječnja vratili u Oman kako bi izbušili bunar do dubine od 400 metara i pokušali pronaći stanovnike tih dubina.
Jedne vruće zimske večeri prodirao je prodorni zvuk kroz opaljene sunce prostranstvima doline Wadi Lavaina. Buldožer se pojavio gotovo u središtu ove doline. A ispred njega je bila bušilica koja se mogla okretati brzinom od nekoliko okretaja u minuti.
Pola desetak ljudi u čvrstim šeširima - uglavnom indijskih radnika koje je angažirala lokalna tvrtka - upravljalo je timom. Templeton i pola tuceta drugih znanstvenika i diplomiranih studenata stajali su nekoliko metara u hladu nadstrešnice koja se njihala na blagom povjetaru. Svi su, savijajući se nad stolovima, proučavali uzorke stijena koje su radnici doveli gore približno svakih sat vremena.
Ova je instalacija radila cijeli dan, a pristigli uzorci tla mijenjali su boju kako se dubina povećavala. Prvih nekoliko metara stijene imale su narančastu ili žutu boju, što je ukazivalo da je kisik s površine pretvorio željezo sadržano u stijeni u zahrđali mineral. Na dubini od 20 metara nestali su tragovi kisika, kamenje je potamnilo u zelenkasto-ružičastu boju s crnim žilama.
"Prekrasan kamen", rekao je Templeton, gladeći površinu rukom u rukavicama od lateksa. Naočale su joj podignute i počivaju na ravnoj tamnoplavoj kosi, otkrivajući obraze koji su potamnili tijekom godina rada na brodovima, na tropskim otocima, na širinama Arktika i drugdje. "Nadam se da ću vidjeti više ovakvog materijala", rekla je.
Ovaj zelenkasto-crni kamen pružio joj je pogled na nešto što je drugdje na našem planetu gotovo nemoguće vidjeti.
Ovi uzorci stijena, dovedeni na površinu iz velikih dubina, pokazali su se bogatima željezom - željezom u obliku minerala koji u pravilu ne opstanu na zemljinoj površini. Ovo podzemno željezo toliko je kemijski reaktivno da se toliko kombinira s kisikom da se, kad dođe u kontakt s vodom pod zemljom, molekule vode raspadaju. Izvlači kisik iz vode i ostavlja vodik iza sebe.
Geolozi ovaj proces nazivaju "serpentinizacijom" zbog zloglasnih tragova crnih, zelenih i bijelih minerala koje ostavlja iza sebe. Serpentinizacija se obično događa na mjestima nedostupnim ljudima, uključujući na dubini od nekoliko tisuća metara ispod dna Atlantskog oceana.
A ovdje u Omanu stijene smještene u dubinama zemlje toliko se približavaju površini da se serpentinizacija događa samo nekoliko stotina metara pod nogama. Vodonik koji je 2014. razbio bocu vode u Tempeltonu bio je mali primjer procesa serpentinizacije; bunar vode izbušen prije nekoliko godina na ovom području proizveo je toliko vodika da je čak postojala prijetnja eksplozije, i kao rezultat toga, vlada je bila prisiljena hitno betonirati.
Vodik je posebna tvar. Korišten je kao jedno od pogonskih sredstava za lansiranje svemirskog broda Apollo i brodova u orbitu, a jedan je od energetski najbogatijih elemenata koji se prirodno pojavljuju na Zemlji. To ga čini važnom hranom za mikrobe koji postoje ispod Zemljine površine.
Ulomci stijena namijenjeni geološkim istraživanjima.
Sveukupno, mikrobi koji žive pod planinama u istočnom Omanu mogu svake godine konzumirati tone vodika, što rezultira sporim i kontroliranim izgaranjem plina, precizno kontroliranim enzimima u njihovim stanicama ispunjenim vodom.
Međutim, vodik je samo polovica jednadžbe za život - da bi proizveli energiju iz vodika, mikrobi trebaju nešto drugo kako bi ga sagorjeli, baš kao što je ljudski rod prisiljen disati kisik kako bi prerađivao hranu. Templetonov glavni zadatak je upravo razumjeti s čime mikrobi "dišu" na takvoj dubini ispod Zemlje, u kojoj nema kisika.
U dva sata popodne izmučeni kamion kreće prema mjestu bušenja uz prašnjavu i blatnjavu cestu. Iza njega su - strogo jedna za drugom - šest deva, a glave im se njišu na vjetru. To su lokalne životinje, vezane su kratkim povodcima i kreću na novi pašnjak smješten negdje u ovoj dolini.
Templeton je, zaboravivši na deve, iznenada povikao, ne skrivajući svoje uzbuđenje: "Zlato!" Pokazala je na uzorak tla na stolu, kao i na malu grozd žutih metalnih kristala. Njihov kubični oblik pomogao je razumjeti njezinu malu šalu: ti kristali nisu bili pravo zlato, već zlato luđaka, koje se naziva i željezni pirit.
Željezni pirit sastoji se od željeza i sumpora, a ovo je jedan od minerala koji se također naziva "biogenim": njegovo nastajanje ponekad je povezano s aktivnošću mikroba. Sami kristali mogu se stvoriti iz otpada koji mikrobne stanice "ispuštaju". Prema tome, pirit može biti nusprodukt mikrobnog metabolizma, mogućnost koju Templeton naziva "lijepom".
Vratite se kući u Coloradu, ona će tim kristalima pružiti istu pozornost koju bi arheolog posvetio hrpi drevnog rimskog smeća. Izrezat će ih na prozirne komade i ispitati ih pod mikroskopom. Ako je pirit zapravo proizvod živih stanica, tada se mikrobi "vjerojatno mogu ukopati u minerale". Nada se da će naći njihova fosilizirana tijela.
Sve do početka devedesetih nitko nije posumnjao koliko bi mogao biti aktivan život stanovnika zemaljskih dubina. Prvi su dokazi pronađeni u stijeni ispod morskog dna.
Geolozi su odavno primijetili da su vulkanski plinovi pronađeni u tamnim bazaltnim stijenama tisućama metara ispod razine morskog dna, na kojem se često nalaze mikroskopske udubljenja i tuneli. "Nismo imali pojma da bi to moglo biti biološko", kaže Hubert Staudigel, vulkanolog sa Scripps instituta za oceanografiju u La Jolli, u Kaliforniji.
Godine 1992. mladi znanstvenik po imenu Ingunn Thorseth sa Sveučilišta u Bergenu u Norveškoj sugerirao je da su ove depresije geološki ekvivalent zubnom karijesu - mikrobi su ga ugradili u vulkansko staklo konzumirajući atome željeza. Zapravo, Thorset je otkrio što se može zamijeniti mrtvim stanicama unutar tih udubljenja u stijeni prikupljenoj tri tisuće metara ispod morskog dna.
Kad su ta otkrića objavljena, Templeton još nije radio na terenu. Magistrirala je geohemiju 1996., a zatim otišla raditi u Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley u Kaliforniji, gdje je proučavala kako brzo mikrobi jedu zrakoplovno gorivo u zemlji u bivšoj američkoj pomorskoj bazi. Nekoliko godina kasnije, za njezinu doktorsku disertaciju na Sveučilištu Stanford, proučavali su kako podzemni mikrobi tijekom metabolizma metaboliziraju olovo, arsen i druge zagađivače.
2002. godine preselila se u laboratorij Scripps kako bi radila s profesorima biologije Bradleyjem Teboom i Staudigelom na sličnim pitanjima, naime kako mikrobi žive u željezu i drugim metalima u bazaltnom staklu koje se nalazi na morskom dnu.
U studenom iste godine, na stražnjoj palubi istraživačkog broda u središtu Tihog oceana, popela se kroz otvor na podmornicu veličine Riba-IV i zabila se u morsko dno. Terry Kerby, pilot istraživačkog laboratorija na morskom dnu sa sjedištem na Havajima, usmjeravao je letjelicu prema južnoj padini podmorja Loihi, podvodnom vulkanu u blizini Velikog otoka Havaja.
Na 1.700 metara (5.600 stopa), tračnica podmornice jedva je osvjetljavala čudan podvodni krajolik - zbrkanu mješavinu onoga što je izgledalo kao čvrsto nabijene vreće za smeće nagomilane u neredu u piramidi. Ovi takozvani bazaltni jastuci formirali su se tijekom stoljeća dok se lava probijala kroz pukotine sudarila se s morskom vodom, nakon čega se brzo ohladila, pretvarajući se u glatko kamenje. Templeton je ležao na bočnoj strani klupe, drhtavši od hladnoće, promatrajući kroz debelo staklo dok je Kirby mehanički naslanjao komade bazalta. Osam sati nakon početka ronjenja na oceansko dno vratili su se na površinu s pet kilograma stijene.
Iste godine, ona i Stuadigel posjetili su vulkan Kilauea na Havajima u nadi da će prikupiti vulkansko staklo bez mikroba koje bi mogli usporediti s uzorcima prikupljenim s oceanskog dna. Obučeni u teške čizme, nisu naišli na tok lave i prešli preko okamenjene kore, koja je bila debljina svega nekoliko centimetara. Staudigel je pronašao jedno mjesto gdje je narančasta rastopljena lava probila nastalu očvrsnutu koru. Pokupio je komad vruće lave s metalnom šipkom - izgledao je poput vrućeg i ljepljivog meda - i stavio je u kantu s vodom. Voda je ključala zviždukom i šumom, a nakon nekog vremena lava se stvrdnula, pretvarajući se u staklo.
Natrag u laboratorij, Templeton je izolirao desetke bakterijskih sojeva koji apsorbiraju željezo i mangan iz stijena na dnu mora. Zajedno sa svojim kolegama, ona je opet u peći rastopila sterilno staklo iz vulkana Kilauea, dodala joj različite količine željeza i drugih hranjivih sastojaka i iz njih uzgajala sojeve bakterija. Koristila je najnaprednije tehnike, uključujući i X-zrake, i gledala sa oduševljenjem kako bakterije recikliraju minerale.
"Čitav mi je podrum bio ispunjen bazaltnim stijenama podignutim s dna mora, jer ih jednostavno nisam mogao odbiti", rekla mi je jednog dana kad nije bilo bušenja.
Međutim, ti uzorci stijena, kao i bakterije koje su se hranile na njima, imale su, s gledišta Templetona, jednu veliku manu - uzete su s morskog dna, gdje voda već sadrži kisik.
Kisik je dio svih živih bića na Zemlji - od arda i morskih glista do meduza; naša atmosfera i većina oceana su ispunjeni njome do preraspodjele. Međutim, Zemlja je imala toliko kisika samo u malom razdoblju svoje povijesti. I danas se ogromni dijelovi biosfere našeg planeta nikad nisu susreli s kisikom. Dovoljno je uroniti u zemlju nekoliko metara, a više neće biti kisika. Na bilo kojem drugom mjestu Sunčevog sustava, uključujući Marsu, gdje život može postojati, nećete naći kisik.
Dok je Templeton proučavao duboku biosferu Zemlje, ona se također zainteresirala za pitanje podrijetla života na našem planetu i na drugim mjestima Sunčevog sustava. Istraživanje podzemnog prostora pruža pogled na ova odvojena mjesta i vremena, ali to će biti moguće samo ako ona može ići dublje, izvan dosega kisika.
Planine Oman činile su se idealnim mjestom za ovu vrstu istraživanja. Ova ogromna masa stijena, koja se postupno podvrgava serpentinizaciji, u sebi ima mjesta bez kisika, kao i kemijski aktivne spojeve željeza koji se, prema znanstvenicima, nalaze u dubinama Zemlje.
Templeton i nekoliko drugih istraživača duboke biosfere bili su uključeni u drugi veliki projekt u ranim fazama planiranja, Projekt bušenja u Omanu.
Projekt vodi Peter Kelemen, geolog iz njujorškog opservatorija Lamont-Doherty. Ima svoju misiju - duboke stijene u Omanu komuniciraju ne samo s kisikom i vodom, već i s ugljičnim dioksidom, istiskujući plin u atmosferu i zatvarajući ga u karbonatne minerale - ovaj će proces, ako znanstvenici to razumiju, pomoći čovječanstvu da smanji emisija ugljičnog dioksida u atmosferu.
Kelemen je bio prisutan tijekom bušenja u Wadi Lavaini u siječnju 2018. godine. Bio je uvjeren da će se otkriti dokazi života. Te su se stijene izvorno formirale na temperaturama iznad 980 Celzijevih stupnjeva (1800 stupnjeva Celzijevih stupnjeva). Međutim, brzo su se ohladili, pa danas temperatura u gornjem sloju, koji je dubok oko 500 metara, ima temperaturu od oko 30 stepeni Celzijusa (90 stupnjeva Farenhajta). Te stijene "nisu bile dovoljno vruće da ubiju sve mikrobe još od Krede" - ere dinosaura.
U tri sata popodne, pola šesnaest članova posade okupilo se kod naftne platforme radi svojevrsnog rituala koji svi čekaju s intenzivnom pažnjom.
Novi dio jezgre, upravo uzet iz izbušenog vratila, spušta se na gredicu. Govorimo o kamenom cilindru visokom tri metra - otprilike po debljini odgovara debelom kraju baseball palice, a smješten je u metalnom cilindru.
Radnici su podigli jedan kraj ove cijevi. I jezgra joj je iskliznula - zajedno s crnom i ljepljivom tekućinom. Crne, guste blato prosule su se po zemlji. Jezgra izvađena iz zemlje bila je u potpunosti prekrivena ovom tvari.
"O moj Bože", rekao je netko. - Jao ". Svi okolo šaptali su.
Jedan od radnika obrisao je izvađenu jezgru, nakon čega su se na njenoj glatkoj i sjajnoj površini, poput kipućeg ulja, počeli stvarati mali mjehurići. Ovaj uzorak stijene, pod utjecajem pritiska koji je doživio pod zemljom, ispuštao je plinove iz sebe neposredno pred našim očima, a njegovi mjehurići probijali su se kroz pore u stijeni. Miris kanalizacije i goruće gume počeo je prodirati u zrak - miris koji su tamošnji znanstvenici tamo odmah otkrili.
"To je vrlo živa stijena", rekao je Templeton.
"Vodikov sulfid", rekao je Kelemen.
Vodikov sulfid je plin koji se formira u kanalizaciji, u vašim crijevima, a također - sada očito - pod zemljom u Omanu. Proizvode ga mikrobi koji žive u nedostatku kisika. Lišeni ovog plina koji daje život, oni čine trik za koji životinje koje žive na površini planeta nisu sposobne - počinju udahnuti nešto drugo. Drugim riječima, svoju hranu spaljuju drugim kemikalijama koje su pronađene u podzemlju.
Dio jezgre uzdignut na površinu probijen je prugama od narančasto-cimetnog kamena - tako su označena mjesta kroz koja je vruća lava kroz duboke pukotine na Zemljinu površinu bila obilježena milijunima godina, a u tom se trenutku ta stijena nalazila u utrobi Zemlje na dubini od nekoliko kilometara …
Ti tragovi fosilizirane magme postupno su davali svoje kemijske sastojke podzemnoj vodi - uključujući molekule zvane sulfati, koji su sastavljeni od jednog atoma sumpora vezanog na četiri atoma kisika. Navodno su mikrobi koristili te molekule kako bi probavili vodik, rekao je Templeton. "Jedu vodik i izdahnu sulfat." I tada još uvijek oslobađaju svoje plinove.
Vodikov sulfid ne samo da ima jak i neugodan miris. Također je toksičan. Stoga su sami mikrobi koji ih proizvode prijeti da budu otrovani dok se akumuliraju u podzemlju. Kako uspijevaju izbjeći trovanje? Još jednom, stijena nam pruža odgovor.
Bušenje se nastavilo i narednih nekoliko dana, ali crna gnojnica postupno je nestajala. Svaka nova jezgra dovedena na površinu bila je suha i bez mirisa. Međutim, sama stijena se promijenila - mozaik i živina nalik na vene potamnili su, a glavne nijanse bile su siva i crna, a počeo je nalikovati kariranoj suknji umočenoj u tintu.
"Sve ovo crnjenje bio je proizvod", rekla je Templeton jedne večeri dok su ona i njen kolega Eric Ellison bili u laboratoriji natovarenom na instrumentima koja je pakirala uzorke stijena koji će biti poslani kući. Neki od kamenja bili su u zapečaćenim kutijama od pleksiglasa, a Ellison ih je premještao pomoću rukavica postavljenih na kutijama na strojevima - sve je to stvorilo dojam da u prikupljenim uzorcima stijena ima nešto zloslutno. Međutim, ova mjera opreza nije bila namijenjena zaštiti osobe; to je učinjeno kako bi se osjetljivi mikrobi lišili kontakta s kisikom.
Templeton je vjerovao da su upravo ti mikrobi utjecali na nedavne uzorke stijena - sumporovodik koji su udisali reagirao je sa stijenom da bi stvorio željezni sulfid, bezopasni crni mineral. Pirit koji smo vidjeli ranije također je sastavljen od željeza i sumpora i mogao je nastati na isti način.
Ti su crni minerali više od samo akademske rijetkosti. Oni daju uvid u to kako mikrobi ne samo da su mogli preživjeti u zemljinoj kori, nego su bili u stanju i to promijeniti, a u nekim slučajevima čak stvaraju minerale koji ne postoje drugdje.
Neke od najbogatijih naslaga željeza, olova, cinka, bakra, srebra i drugih metala nastale su kad se sumporovodik sudario s onim metalima koji su bili duboko pod zemljom. Ti su sulfidi zarobili te metale i koncentracijom ih pretvorili u minerale, koji su se formirali tijekom milijuna godina - sve dok ih rudari nisu izveli na površinu. Sumporovodik koji je tvorio ove rude često je bio vulkanskog podrijetla, ali u nekim su slučajevima tvorili mikrobi.
Robert Hazen, mineralog i astrobiolog iz Carnegie centra u Washingtonu, DC, vjeruje da više od polovice minerala duguje svoje postojanje životnim oblicima - biljnim korijenima, koraljima, dijatomskim vrstama, pa čak i podzemnim mikrobima. Čak je spreman sugerirati da sedam kontinenata našeg planeta dijelom duguje svoje postojanje mikrobi koji jedu kamenje.
Prije četiri milijarde godina Zemlja nije imala trajno kopno - samo nekoliko vulkanskih vrhova koji se uzdižu nad oceanom. Međutim, mikrobi na morskom dnu pomogli su promijeniti ovu situaciju. Oni su napadali bazaltne naslage na gotovo isti način kao danas, pretvarajući vulkansko staklo u glinene minerale. I nakon omekšavanja, oni opet postaju kruti, pretvarajući se u nove stijene - u lakši i lakši materijal od ostatka planeta: granit.
Ovi svjetli graniti zbližili su se i uzdizali se iznad površine oceana, stvarajući tako stalne kontinente. Očito se taj proces, u određenoj mjeri, odvijao bez pomoći mikroba, ali Hazen vjeruje da su ga ubrzali. "Možete zamisliti mikrobe koji stvaraju ravnotežu", kaže on. "Mi tvrdimo da su mikrobi igrali temeljnu ulogu."
Nastanak kopna ima značajan utjecaj na evoluciju Zemlje. Stijene pod utjecajem zraka brže se urušavaju, ispuštajući hranjive tvari poput molibdena, željeza i fosfora u ocean. Ove hranjive tvari potiču rast fotosintetskih algi koje apsorbiraju ugljični dioksid i oslobađaju kisik. Prije otprilike dvije milijarde godina, prvi se tragovi kisika pojavili u zemljinoj atmosferi. Prije 550 milijuna godina razina kisika napokon dosegla razine potrebne za podršku primitivnim životinjama.
Obilna količina vode na Zemlji, kao i njegovo optimalno uklanjanje sa Sunca, učinili su je obećavajućim inkubatorom za život. Međutim, njegova transformacija u raj za živahne i kisične životinje nikada nije bila zajamčena. Mikrobi su možda doveli naš planet do nevidljive prekretnice - formiranja kontinenata, kisika i stvaranja života kakav znamo.
Čak i danas, mikrobi nastavljaju stvarati i preuređivati naš planet iznutra.
U nekim aspektima, podzemni mikrobi nalikuju ljudskoj civilizaciji, gdje su „gradovi“formirani na raskrižju. U Omanu je na dubini od 30 metara bila smještena uspješna oaza mirisnih crnih mikroba - blizu sjecišta nekoliko velikih pukotina u stijeni - to su kanali koji su omogućili da vodik i sulfati tamo prolaze iz različitih izvora.
Elisabetta Mariani, strukturni geolog sa sveučilišta u Liverpoolu u Engleskoj, provela je mnogo dana pod šatorom, popravljajući ove pukotine u stijenama. Jednog jutra pozvala me je da mi pokaže nešto posebno - pukotinu koja se dijagonalno kretala preko jezgre, a ondje su se mogle vidjeti dvije kamene površine probijene slojevima zelene i žute serpentine tanke kao list papira.
"Vidite li ove tragove?" - pitala je na engleskom s naglaskom koji je izdao njezin rodni talijanski i ukazala na pukotine na dvije površine zmijolike. Svjedočili su da to nije samo pasivni prijelom - to je bila aktivna greška. "Dva bloka stijene kretala su se, dodirujući jedan drugoga, u tom smjeru", rekla je, pokazujući na put.
Tullis Onstott, geolog sa Sveučilišta Princeton koji nije uključen u projekt bušenja u Omanu, vjeruje da takvi aktivni prijelomi ne mogu samo osigurati putove za kretanje hrane pod zemljom - možda su i proizveli hranu. U studenom 2017. godine Onstott i njegovi kolege započeli su hrabar eksperiment. Započeli su s radom u tunelu na dubini od 2500 metara u rudniku zlata Moab Khotsong u Južnoj Africi i odatle su izbušili novi bunar u smjeru greške koja je još 800 metara dublja. 5. kolovoza 2014. u ovom je kvaru došlo do potresa magnitude 5,5. Onstott se nadao na ovaj način da testira provokativnu ideju da potresi mogu pružiti hranu dubokoj biosferi.
Znanstvenici su odavno primijetili da plin iz vodika curi iz velikih grešaka, uključujući likove San Andreasa u Kaliforniji. Dio ovog plina nastaje kemijskom reakcijom - silikatni minerali koji se raspadaju tijekom potresa u reakciji s vodom i oslobađaju vodik kao nusproizvod. Za mikrobe u blizini rasjeda, ova vrsta reakcija može dovesti do nečeg poput periodične eksplozije energije povezane s velikim unosom šećera.
U ožujku 2018., četiri mjeseca nakon što je započelo bušenje u rudniku Moab-Hotsong, radnici su donijeli jezgru na površinu koja je prešla kvar.
Stijena duž rasjeda bila je "prilično loše uništena", kaže Onstott - na jezgri se može vidjeti desetak paralelnih prijeloma. Površina nekih od tih pukotina pretvorila se u krhku glinu, čiji su tragovi nagovještavali nedavne potrese. Ostale pukotine bile su ispunjene venama bijelog kvarcita, što je označavalo starije prijelome koji su se formirali tisućama godina ranije.
Onstott trenutno traži fosilizirane stanice u tim kvarcitnim venama, a također analizira stijenu za DNK, nadajući se na ovaj način da utvrdi koje bakterije žive u ovom rascjepu, ako ih ima.
Osim toga, on i njegove kolege - i što je još važnije - ostavili su otvorene rupe otvorene i nadziru vodu, staklo i mikrobe u samoj krivici i uzimaju nove uzorke svaki put kad dođe do drugog potresa. "U ovom slučaju možete vidjeti oslobađa li se staklo ili ne", kaže on, "i promatrati jesu li neke promjene u mikrobiološkoj zajednici kao rezultat potrošnje plina."
Dok Onstott očekuje ove rezultate, on također razmišlja o još radikalnijoj mogućnosti: Ove duboko naseljene bakterije ne samo da se hrane posljedicama zemljotresa, već ih mogu izazvati. Prema njegovom mišljenju, kada mikrobi počinju napadati željezo, mangan i druge elemente u mineralima koji se pojavljuju duž linija loma, oni mogu oslabiti stijenu - i pripremiti te prijelome za sljedeću veliku promjenu. Ispitivanje ove mogućnosti uključuje provođenje laboratorijskih eksperimenata kako bi se otkrilo jesu li bakterije u tim prekidima sposobne razgraditi minerale dovoljno brzo da utječu na seizmičku aktivnost. S karakterističnim podcjenjivanjem značenja znanstvenika, razmišlja o nadolazećem djelu: "Ovo je dovoljno razumna hipoteza da ga testiramo."
30. siječnja bušaća naprava u Wadi Lavaini dosegla je 60 metara. Motori su joj odjeknuli u pozadini dok su Templeton i njezin kolega Eric Boyd sjedili u poljskim stolicama ispod stabla bagremove bagre. Pored njih su se nalazili znakovi drugih putnika koji su odmorili na ovom otoku sjene, rijetki na tom području - izmet deve, glatke i okrugle poput kožnih šljiva.
"Vjerujemo da je okoliš ključan za razumijevanje porijekla života", rekao je Boyd, geobiolog sa Državnog sveučilišta Montana u Bozemanu. Prema njegovom mišljenju, to je ono zbog čega on i Templeton proučavaju duboke stijene u Omanu. "Mi volimo vodik", kaže on.
I Boyd i Templeton vjeruju da je život na Zemlji nastao u okruženju koje je slično onome koje postoji nekoliko metara ispod njihovih poljskih naslona. Prema njima, kolijevka života leži u pukotinama ispod Zemljine površine, gdje su minerali bogati željezom istisli vodik iz sebe nakon kontakta s vodom.
Od svih kemijskih goriva koja su postojala na Zemlji prije četiri milijarde godina, čini se da je vodik jedan od najlakših elemenata za metabolizam ranih i neučinkovitih stanica. Vodik nije nastao samo serpentinizacijom, već je i proizveden - kao i danas - radioaktivnim raspadom elemenata poput urana, koji kontinuirano razgrađuje molekule vode u okolnoj stijeni. Vodik je toliko nestabilan da se toliko razgrađuje da ga mogu probaviti čak i blagi oksidanti poput ugljičnog dioksida ili čistog sumpora. Studija DNK milijuna genskih sekvenci sugerira da je prethodnik života na Zemlji - "posljednji univerzalni zajednički predak" - možda koristio vodik kao hranu i spalio ga ugljičnim dioksidom. Isti,vjerojatno je moguće reći o životu na drugim svjetovima.
Minerali koji sadrže željezo ovdje u Omanu često se nalaze u Sunčevom sustavu, kao što je i proces serpentinizacije. Svemirska sonda Orbiter, koja trenutno kruži oko Marsa, otkrila je minerale serpentine na površini Marsa. Svemirska letjelica Cassini pronašla je kemijske dokaze stalne serpentinizacije duboko u Enceladusu, ledenom mjesecu Saturn. Minerali slični serpentinu pronađeni su i na površini Ceres-a, patuljastog planeta čija se orbita nalazi između orbita Marsa i Jupitera. Serpentine su pronađene čak i u meteoritima, u fragmentima embrionalnih planeta koji su postojali prije 4,5 milijardi godina, dakle upravo u vrijeme rođenja Zemlje, a to može značiti da je kolijevka života, u stvari, postojala i prije formiranja našeg planeta.
Vodik - izvor energije za nastali život - pronađen je na svim tim mjestima. Može se proizvoditi u cijelom Sunčevom sustavu.
Dječakovi zaključci ostaju bez daha.
"Ako imate ovakvu stijenu, a temperatura je usporediva s onom na Zemlji, a ako još uvijek imate tekuću vodu, mislite li kakav je neizbježan život?" "Osobno sam siguran da je to neizbježno."
Pronaći život bit će izazov. Uz postojeću tehnologiju, svemirska letjelica poslana na Mars može probušiti rupu duboku nekoliko metara u neprijateljske površine. Te površinske stijene mogu sadržavati tragove prošloga života - možda osušeni temelji Marsovskih stanica u mikroskopskim tunelima koji su grizli minerale - ali bilo koji živi mikrob vjerojatno je dubok nekoliko stotina metara. Templeton pokušava pronaći tragove prošlog života - a također i odvojiti te znakove od onih stvari koje život nisu utjecale - i to je učinio od trenutka kada je pregledao bazaltno staklo na dnu mora prije 16 godina.
"Moj je posao pronaći biološke otiske", kaže ona. Koristi iste alate za proučavanje uzoraka dovedenih iz Omana kao i za proučavanje stakla. Ona snima površine minerala rendgenima kako bi shvatila kako mikrobi modificiraju minerale. Ona također želi razumjeti: ostavljaju li ih na mjestu? Ili ih korodiraju? Proučavajući koji živi mikrobi apsorbiraju minerale, nada se da će pronaći pouzdan način prepoznavanja istih kemijskih tragova apsorpcije u vanzemaljskim stijenama koje nisu imale žive stanice već tisućama godina.
Jednog dana ove će vrste instrumenata biti na brodu. Ili će ih koristiti u istraživanju uzoraka stijena dovedenih s drugih svjetova. U međuvremenu, Templeton i njezini kolege imaju još puno posla u Omanu - morat će shvatiti što sadrži mračna, vruća i skrivena biosfera ispod njihovih nogu.
Douglas Fox