Yerkabuğu

İç Dünya Egzotik Yaşam Biçimleriyle Dolu | Bilim

Dünya yüzeyinin yaklaşık iki mil altından eski bakteriler: ilk çizilen şey buydu. Tullis Onstott yaşam arayışına en olası olmayan yerlerde başlamak için. Jeomikrobiyolog, 1992 ABD Enerji Bakanlığı'nın 200 milyon yıldan daha yaşlı olduğu tahmin edilen kayalarla ilgili bir toplantısına katılmıştı - çoğu dinozordan daha yaşlıydı. Bu tarih öncesi kayalar bir gaz arama kuyusundan çıkarılmıştı ve bakterilerle dolu oldukları ortaya çıktı.

Princeton Üniversitesi'nden Onstott, bunun benim için oldukça şaşırtıcı olduğunu söylüyor. Bu bakterilerin, dinozorların çağından önce bir zamanda biriktiklerinden beri bu Triyas kayalarında yaşadığı fikri, bu fikir benim ilgimi çekti, diyor.

Bu kayalar, yaşamın kilometrelerce yeraltında var olduğuna dair ilk önemli kanıtlar arasındaydı ve araştırmacıların sözde derin yeraltındaki yaşamı inceleme çabalarını hızlandırdılar. Son 20 yılda, Onstott ve diğerleri, hiç kimsenin hayal bile edemeyeceği kadar yaşanılmaz yerlerde çok daha fazla yaşam çeşitliliği olduğunu keşfettiler.





Derin yaşam, dünyanın her yerinde ve çeşitli koşullar altında -petrol sahalarında ve altın madenlerinde, Grönland ve Antarktika'daki buz tabakalarının altında ve okyanus tabanının altındaki tortullar ve kayalarda- bulunmuştur. Bu yerler, yüzeydeki basınçtan 10 ila 100 kat daha fazla basınçla son derece düşmanca ortamlar olabilir. Sıcaklıklar, donma noktasına yakından 140 derece Fahrenheit'e kadar değişebilir.

Yüzeyin bir mil veya daha altında güneş ışığı yok ve çok az oksijen var. Bu çetin ortamlarda canlılar, çevrelerinden toplayabildikleri enerjiyi kullanarak bir yaşam sürmek zorundadırlar. Bu, aşağıdaki yaşamın hızının bazen inanılmaz derecede yavaş olabileceği anlamına gelir. Bu mikroplar, yer üstündeki kardeşlerinden bin veya milyon kat daha az bol olabilir. Ve bazıları yüzlerce, binlerce hatta milyonlarca yıldır var olabilir - gerçek mikroskobik Methuselahlar.



Derinlerdeki bu canlılar, bakteriler ve arke adı verilen diğer tek hücreli organizmalardan oluşan çeşitlidir. Nematod adı verilen küçük solucanlar da dahil olmak üzere, yüzeyin kilometrelerce altında çok hücreli hayvanlar bile var.

Onstott, bu derin gizli evreni keşfetmeye devam ederken şaşırtıcı olan şey, 90'larda Triyas örneklerine bakmaya başladığımızda hayal edebileceğimizden daha karmaşık olmasıdır.

Bu karmaşıklık, araştırmacılar için toksik atıkları temizlemekten dünya dışı yaşam arayışına kadar bir olasılıklar dünyasının kapısını açtı. Bu derin organizmaların bazıları doğrudan metaller ve minerallerle beslenir ve arsenik, uranyum ve toksik metallerin seviyelerini artırarak veya azaltarak yeraltı suyunu etkileyebilir. Bilim adamları, bu bakterilerin yakında bir madenden sızan atık su gibi şeylerden bu tür zararlı maddeleri yakalayacak veya uzaklaştıracak şekilde uyarlanabileceğini umuyor.



Ama belki de en cezbedici fikir, derin yeraltı koşullarının araştırmacılara dünya dışı yaşamı nerede bulabilecekleri ve bu yaşamın neye benzeyebileceği konusunda ipuçları verebilecek kadar yabancı olduğu fikridir.

Onstott, bunun doğrudan Mars yüzeyinin altında yaşamın var olup olmadığıyla ilgili olduğunu söylüyor. Beni en başından beri bu alana çeken şey buydu ve hala benim için bir itici güç.

Aşırı ortamlar ve organizmaların göreli kıtlığı arasında, araştırmacılar bu mikropları incelemek için büyük mesafelere ve derinliklere giderler. Madenlere ve mağaralara girerler veya karasal alanların altından veya okyanus tabanından örnekler çıkarmak için matkaplar kullanırlar. Bazı bölgelerde tek bir numunenin alınması bile birkaç gün sürebilir. Onstott, dünyanın sonuna gidip sondaj yapmak ya da Kuzey Kutbu'na gidip bir mil kadar yeraltına inerek numune almak kolay değil, diyor Onstott.

Cehennem Derinliklerini Araştırmak

Dünya yüzeyinin neredeyse bir mil altında, Güney Afrika'nın Beatrix Altın Madeni'nin derinliklerinde, Maggie Lau hayat arar. Sıcak ve nemlidir ve Onstott'un Princeton Üniversitesi'ndeki grubundaki bir jeomikrobiyolog olan Lau, sondaj deliklerinden su toplarken karanlığı yalnızca farlar kırar. Bunlar, madencilik operasyonlarından önce gaz ve su cepleri arayan jeologlar tarafından kayaya açılan deliklerdir. Lau, hacim olarak bir çay kaşığından daha az değerden iki pint'e kadar değişen gaz ve su numuneleri ile çeşitli şişeleri doldurur.

Maggie Lau.jpg

Maggie Lau, Güney Afrika'nın TauTona altın madeninde Dünya yüzeyinin iki mil altında bir şişede sondaj suyu topluyor.(Francois Vermeulen (Geosciences Manager, AngloGold Ashanti Limited))

Lau'nun topladığı gaz, suyun ne kadar eski olduğunu ortaya çıkarabilir. Çalıştığım örneklerin yaklaşık 40.000 ila 80.000 yıllık olduğunu söylüyor. Su, yüzeyden kaynaklanmış ve binlerce, hatta milyonlarca yıl boyunca çatlaklardan süzülerek, mikroorganizmaları ya yüzeyden ya da yeraltının daha sığ bölgelerinden getirmiş olabilir.

Suyun aksine, Lau araştırma alanına daha hızlı ve daha dramatik bir yol izliyor. Asansör kafesinde bir maden kuyusundan aşağı iniyor -ki bu bir dakikadan daha kısa sürede neredeyse bir mil düşüyor- ve sonra yüklü bir sırt çantasıyla bir mil veya daha fazla yürüyor. Bazı tüneller, araştırmacıların sürünerek, paketlerini arkalarında sürükleyerek veya su basmış bölümlerde diz veya uyluk yüksekliğindeki sulardan geçmesini gerektirir. Zor bir günün ardından asansör kafesi bazen müsait olmuyor ve Lau ve Onstott merdivenleri tekrar çıkmak zorunda kalıyor. Bunun cennete giden bir merdiven gibi olduğu konusunda şaka yapıyorduk, diyor.

Cehennem derinliklerinde, suyun 130 derece Fahrenheit'e ulaşabildiği ve kayaların kendilerinin genellikle dokunulamayacak kadar sıcak olduğu yerlerde, bulunacak çok fazla yaşam yok. Analizi için mümkün olduğu kadar çok canlı hücre toplamak amacıyla Lau, şişelerinden bazılarını birkaç haftadan birkaç aya kadar yüzlerce ila binlerce galon suyu filtrelemek üzere bırakır.

Yüzeyin yaklaşık bir mil altında, Lau genellikle bir çay kaşığından daha az suda 1.000 ila 10.000 hücre bulabilir. Bu çok gibi görünebilir, ancak arka bahçenizden bir tutam toprak, 100.000 ila bir milyon kat daha fazla hücre içerebilir. Yeraltında bir milden daha uzak yerlerde, bir çay kaşığı su başına sadece 500 hücre olabilir. Lau, analizi için yeterli DNA ve RNA elde etmek için suyu 200 gün boyunca sürekli olarak filtrelemesi gerektiğini tahmin ediyor.

Bakteri türlerini, yedikleri belirli yiyecekleri veya hangi koşullar altında geliştiklerini bilmeden laboratuvarda büyütmek zor olabilir. Bilim adamları, derin saha bölgelerinde buldukları bakterilerin sadece yüzde birini büyütebildiler. Sonuç olarak, çoğu tür yalnızca benzersiz moleküler imzalarından bilinir ve DNA veya RNA dizilimi, bilim adamlarının aşağıda topladığı örneklerde daha önce tanımlanamayan çok sayıda bakteri ortaya çıkardı.

Bu hızlandırılmış video, Güney Afrika'daki bir altın madeninde numune toplayan araştırmacıları gösteriyor. (Gaetan Borgonie tarafından)

Son zamanlarda, Lau orada ne yaşadığını öğrenmenin bir adım ötesine geçiyor - geçimlerini sağlamak için ne yaptıklarını bilmek istiyor. Güneş enerjisini fotosentez yoluyla hapsedecek güneş ışığı ve bitkiler olmadan, bu derinlerde yaşayan bakteriler, kayalar ve su arasındaki kimyasal reaksiyonlardan elde edilen enerjiyle hayatta kalmak zorundadır. Bu reaksiyonlar hidrojen, metan ve sülfat üretebilir ve bilim adamları, bu üç kimyasalın bu derin ortamlarda yaşayan bakterilerin çoğunluğunu besleyeceğini düşündüler.

Şaşırtıcı bir şekilde Lau, durumun böyle olmadığını fark etti. Bunun yerine, kimyasallar bakterilerin yalnızca küçük bir kısmını besler ve bunlar daha sonra kükürt ve nitratlar üretir. Bu ikincil kimyasallarla beslenen bakteriler bu ortamlarda baskındı.

Bu, bilim adamlarının Dünya'da veya diğer dünyalarda derin yaşam ararken daha geniş bir metabolik reaksiyon yelpazesi araması gerektiği anlamına gelir. Sadece birkaç ana sürece odaklanmayın. Lau, tam ve eksiksiz metabolik manzaraya bakmak için daha açık fikirli olmamız gerektiğini söylüyor.

Şu anda orada ne yaptıklarını gerçekten görebilmek kesinlikle en heyecan verici şey, her zaman yapmak istediğimiz ve son 20 yıldır nasıl yapacağımızı bulmaya çalıştığımız bir şey ve şimdi nihayet görebiliyoruz. yap, diyor Onstott.

[Lau'nun] ilk anlık görüntüsü, Mars'tan ilk görüntüyü almak gibi bir şey, bu inanılmaz, diye ekliyor.

Gerçek Bir Hayvanat Bahçesi

Avın olduğu yerde, genellikle avcılar vardır. Ve bakteriler birçok canlı için lezzetli bir yemek yapar.

Ne zaman Gaetan Borgonie Bu derin bakterileri duyduğunda, aynı yeraltı yerlerinde, bakterilerle beslenen nematod adı verilen solucanları bulup bulamayacağını merak etti. Belçika, Gentbrugge'deki Extreme Life Isyensya'da zoolog olan Borgonie, 20 yıl boyunca bu solucanlar üzerinde çalışmıştı. Nematodların, aşırı sıcak veya soğuk sıcaklıklar ve çok düşük oksijen seviyeleri de dahil olmak üzere, yüzeyde çok çeşitli koşullarda hayatta kalabileceğini biliyordu, bu nedenle teoride, derin yeraltı koşullarına çok uygunlardı.

Borgonie, kendisini Güney Afrika'daki madenleri keşfetmeye davet eden Onstott'u aradı. Ancak bu solucanları bulmak kolay olmadı. Yüzeyde oldukça bol olmalarına rağmen, Borgonie madenlerde tek bir nematod bulmak için 2500 galondan fazla su numunesi almak zorunda kaldı. Gerçekten zihniyetinizi değiştirmeniz ve yüzeyden bildiklerinizi bırakmanız gerekiyor, çünkü yeraltı farklı bir gezegendir, diyor.

bordo keşfedildi çok sayıda nematod 3.000 ila 12.000 yıllık su kuyularında madenlerde yaşayan, sarkıtlarda olduğu gibi madenin tünellerinden sarkıyor. Bunlar arasında, yüzeyin yaklaşık bir mil altında bulunan yeni bir tür ve iki milden daha aşağıda yaşayan başka bir tanımlanamayan solucan vardı. Borgonie, bu hayvanların bu kadar derindeki çok hücreli, ökaryotik yaşamın ilk kanıtı olduğunu söylüyor.

Bu derinliklerde bulunan benzersiz bakterilerin aksine, solucanların büyük çoğunluğu yüzeyde bulunan türlere aitti. Borgonie, bu hayvanların zaten strese alıştığını ve yüzeyde fırsatçı olanların yeraltında çok iyi iş çıkardığını söylüyor.

Derin ortamlar, istikrarlı koşullar ve solucanlar için yırtıcıların olmaması göz önüne alındığında, aslında bazı faydalar sağlayabilir. Onlar için bir tatil gibi, diyor Borgonie.

bakteri.jpg

Beyaz oklar, Güney Afrika'daki Kopanang altın madeninden çıkan kuyu suyundaki biyofilmlerde bulunan bakterilere işaret ediyor.(Gaetan Borgonie)

Madenlerde yaşayan bu tür yaratıkların daha fazla olması gerektiğine inanan Borgonie, üç milyon galondan fazla suyu filtrelemek için iki yıl boyunca Güney Afrika'nın Driefontein altın madenindeki numune alma ekipmanını bıraktı - neredeyse beş olimpik yüzme havuzunu doldurmaya yetecek kadar.

sesinizi daha kadınsı olmak için nasıl eğitirsiniz

Borgonie, tüm hayvanat bahçesini o zaman bulduk, diyor. Dahil olmak üzere diğer birçok çok hücreli organizmayı tanımladı. yassı solucanlar ve parçalı solucanların yanı sıra kabuklu gibi görünenler . Bu türlerin neredeyse tamamı bakteri yiyerek hayatta kaldı.

Borgonie, bu organizmaların keşfinin dünya dışı yaşam arayan bilim insanları için cesaret verici olduğunu söylüyor. Yeraltında bu kadar büyük bir ekosistem bulmamızın çok iyi olduğunu düşünüyorum. Yeraltında sonsuza kadar hayatta kalabileceklerini kanıtlayabilirsek, o zaman Mars'ta yaşam arayan insanlar için çok iyi bir haber olabilir.

Mars gezegeninde bu işi [yapmayı] gerçekten çok isterim, diyor. Bu yüzden her zaman söylerim, eğer bana Mars'a tek yönlü bir bilet verirlerse, giderim.

Uzaylı Derin

Borgonie henüz biletini almamış olabilir, ancak yaklaşan uzay keşif misyonları, güneş sisteminin diğer bölümlerinin yaşamı destekleyip desteklemediği konusunda bize daha iyi bir fikir verebilir.

Astrobiyoloji söz konusu olduğunda, insanlara iyimserlik duygusu veren şeylerden biri, çok aşırı koşullar olarak kabul edeceğimiz koşullarda hayatta kalabilen organizmaların bulunduğunun bulunmasıdır, diyor. Tori Höhler NASA Ames Araştırma Merkezi'nde bir astrobiyolog olan Dr. Hoehler, NASA Astrobiyoloji Enstitüsü'nün farklı türdeki kayalar ve su arasındaki reaksiyonların yaşamı desteklemek için yeterli enerjiyi nasıl üretebileceğini inceleyen Rock-Powered Life ekibinin bir üyesidir.

Hoehler, orada bulunan en yaygın habitatlardan birinin kaya ve su tarafından tanımlanan olduğunu söylüyor. Mars yüzeyinin derinliklerinde bulunan akiferleri veya Jüpiter'in uydusu Europa'nın kayalık kabuğunun veya Satürn'ün uydusu Enceladus'un kayalık kabuğunun üzerinde dalgalanan okyanusları hayal edebilirsiniz, diyor.

NASA'nın Europa Çoklu Uçuş Görevi Önümüzdeki beş ila on yıl içinde piyasaya sürülmesi beklenen, bilim adamlarına Jüpiter'in buzlu uydusunun yaşamı destekleyebilecek herhangi bir ortama sahip olup olmadığı konusunda daha iyi bir fikir verecek. Hoehler, Mars'a gelince, araştırmacıların yaşanabilir ortamlar bulup bulamayacaklarını sormaktan, yaşamın kendisine dair kanıt aramaya geçtiklerini söylüyor.

Mars yüzeyindeki koşullar şu anda yaşam için son derece elverişsiz olsa da, gezegenin geçmişinde bir zamanda bir atmosfere ve yüzey suyuna sahip olduğu görülüyor. Eğer yaşam o zaman evrimleşmiş olsaydı, yüzey düşmanca hale gelse bile çevrenin sabit kaldığı Mars'ın yeraltı yüzeyine yayılabilirdi. Yaşamın hala derinlerde devam etmesi ve bizim onu ​​çıkarmamızı beklemesi olasıdır.

Exomars2010alt.jpg

Bir sanatçının, Mars yüzeyinin 6,5 fit altına kadar inmek için tasarlanmış bir matkabı taşıyacak olan ESA'nın ExoMars Rover'ının sunumu.(BU)

Mars yüzeyinin altına ilk bakışımızı elde etmek için çok fazla beklememiz gerekmeyecek. Avrupa Uzay Ajansı'nın 2018 ExoMars Misyonu yaşam belirtileri aramak için Mars yüzeyinin yaklaşık altı fit altında sondaj yapacak. Bu, canlı organizmaları bulmak için yeterince derin olmayabilir, ancak yaşam kanıtı bulabileceğimiz yüzeyin yeterince altında olmalıdır.

Antik bakterilerin ona Dünya'nın derin yaşamına ilk kez bir bakış atmasından bu yana 20 yıldan fazla bir süre sonra, Onstott, özellikle bilim adamları biraz daha derine inebilirse, Mars'ta ne bulduğumuzu görmek için sabırsızlanıyor.

Mars'ta doğru sıcaklık ve su dengesini bulduğunuz bir yer varsa, o zaman bu koşullar altında hayatta kalan organizmalar olabilir.

Bu araştırma hakkında bilgi edinin ve daha fazlasını Derin Karbon Gözlemevi .





^