Badania w kanadyjskiej kopalni ujawniły niezwykły system wodny
Odkrycie najstarszej znanej wody na Ziemi rozpoczęło się ponad dekadę temu. W 2013 roku zespół pod kierunkiem profesor Barbary Sherwood Lollar z University of Toronto badał podziemne zbiorniki w kopalni miedzi, cynku i srebra w rejonie Timmins. Początkowo szacowali wiek tamtejszych wód na około 1,5 miliarda lat. Trzy lata później, schodząc jeszcze głębiej – prawie 3 kilometry pod powierzchnię – znaleźli coś znacznie starszego. Analizy chemiczne potwierdziły, że woda ma co najmniej 2 miliardy lat, a ślady mineralizacji wskazują, że może być obecna w skale nawet od 2,64 miliarda lat. To oznacza, że płynęła tam, zanim na Ziemi pojawiło się tlenowe życie.
Kiedy ludzie myślą o tej wodzie, zakładają, że to musi być jakaś niewielka ilość wody uwięzionej w skale. Ale w rzeczywistości bąbelkuje ona z prędkością litrów na minutę – objętość wody jest znacznie większa, niż ktokolwiek przewidywał – wyjaśnia Barbara Sherwood Lollar
Czytaj też: Jest wyjaśnienie tajemniczych trzęsień ziemi. To może być delaminacja płyty oceanicznej
Profesor Sherwood Lollar, jak przystało na geolog z krwi i kości, postanowiła sprawdzić właściwości wody w dość bezpośredni sposób. Jak później przyznała, geolodzy często liżą skały, by lepiej je zbadać. Tym razem poszła o krok dalej. Degustacja wody pozostającej od dwóch miliardów lat w stanie izolacji dała jasną odpowiedź: okazała się bardzo słona i gorzka, o wiele bardziej niż współczesna woda morska. I właśnie ta ekstremalna słoność jest jednym z kluczy do zrozumienia jej wieku. Wysokie stężenie soli i minerałów to efekt miliardów lat reakcji chemicznych między wodą a skałą macierzystą. Im dłużej trwa ten proces, tym bardziej woda nasyca się związkami chemicznymi. Słoność działa więc jak swego rodzaju geologiczny zegar.
W wodzie wciąż tli się życie. I to nie byle jakie
Największym zaskoczeniem nie był jednak sam wiek wody, ale to, że wciąż tętni w niej życie. Analizy chemiczne ujawniły wyraźne ślady metabolizmu mikrobiologicznego. Jednokomórkowe organizmy przetrwały w całkowitej izolacji, bez dostępu do światła, tlenu czy jakichkolwiek źródeł energii znanych z powierzchni.
Patrząc na siarczany w wodzie, byliśmy w stanie dostrzec ślad, który wskazuje na obecność życia. Mikroby, które wytworzyły ten ślad, nie mogły tego zrobić z dnia na dzień. Musi to być wskazanie, że organizmy były obecne w tych płynach w skali geologicznej – zauważa Lollar
Te mikroorganizmy wypracowały niezwykłe strategie przetrwania. Zamiast energii słonecznej wykorzystują promieniowanie radioaktywne z rozpadu pierwiastków w otaczających skałach. To zupełnie odrębny ekosystem, funkcjonujący wbrew wszystkiemu, co dotąd sądziliśmy o granicach życia. Dr Long Li z University of Alberta wyjaśnia, że siarczany obecne w wodzie nie są śladem infiltracji ze współczesnych warstw powierzchniowych. Powstają na miejscu, w reakcjach między wodą a skałą. To tworzy system niemal samowystarczalny. Reakcje geochemiczne dostarczają energii, która napędza metabolizm mikroorganizmów. Nie potrzeba tu słońca, deszczu ani tlenu. Jedynie czasu i stabilnych warunków.
Co to oznacza dla poszukiwań życia poza Ziemią?
Odkrycie ma kolosalne znaczenie dla astrobiologii. Jeśli życie radzi sobie w takich warunkach na Ziemi, dlaczego nie miałoby istnieć w podobnych środowiskach na innych planetach czy księżycach? Szczególnie ciekawe stają się lodowe księżyce Jowisza i Saturna: Europa, Enceladus czy Tytan. Pod ich powierzchnią kryją się oceany ciekłej wody, odizolowane od światła i kosmicznego chłodu grubą warstwą lodu. Być może tam również toczą się procesy biologiczne, oparte nie na fotosyntezie, lecz na chemosyntezie bądź energii radiogenicznej.
Czytaj też: Tajemnica żywych wysp na Wielkim Jeziorze Słonym rozwiązana. Naukowcy odkryli podziemną sieć
To odkrycie każe nam zweryfikować nasze wyobrażenie o ekosferach, czyli obszarach zamieszkiwalnych wokół gwiazd. Życie nie potrzebuje zawsze idealnych warunków – czasem wystarczy mu ciemność, skała i miliardy lat spokoju. Z drugiej strony, wciąż nie wiemy, jak powszechne są takie ekosystemy ani czy mogą ewoluować w kierunku bardziej złożonych form. To, że coś przetrwało, nie znaczy, że się rozwija. Mimo to samo istnienie tak odizolowanego, pradawnego życia daje do myślenia. Może wszechświat jest bardziej żywotny, niż sądziliśmy. Po prostu życie ukrywa się tam, gdzie najmniej się go spodziewamy.