Niedawne badania zespołu Erica Boyda przynoszą zaskakujące wnioski dotyczące związku między aktywnością sejsmiczną a podziemnymi ekosystemami. Okazuje się, że trzęsienia ziemi mogą pełnić funkcję naturalnego stymulatora dla mikrobiologicznych społeczności ukrytych głęboko pod powierzchnią. Opublikowane w PNAS Nexus studium rzuca nowe światło na dynamikę życia w miejscach, gdzie dotąd sądziliśmy, że panuje biologiczna stagnacja.
Co się dzieje pod Yellowstone?
Naukowcy wybrali do badań szczególne miejsce – zachodni brzeg jeziora Yellowstone, znajdujący się w samym sercu jednego z najbardziej aktywnych sejsmicznie regionów Ameryki Północnej. Pobrali próbki płynów z odwiertu sięgającego niemal 100 m w głąb Ziemi. Pięć razy w ciągu 2021 r. analizowali skład chemiczny i mikrobiologiczny tych wód podziemnych.
Czytaj też: Superwulkan Yellowstone nawiedzają liczne wstrząsy. Nowe badania pokazały szokującą prawdę
Wybór momentu badań okazał się kluczowy. Właśnie wtedy region nawiedziła seria niewielkich wstrząsów sejsmicznych, co dało badaczom unikalną możliwość obserwacji zmian zachodzących w czasie rzeczywistym. Normalnie mikroorganizmy egzystujące pod powierzchnią czerpią energię z powolnych reakcji chemicznych między skałami a wodą. To stabilny, lecz mało wydajny proces, który pozwala im przetrwać w pozornie martwym środowisku.
Po okresie aktywności sejsmicznej naukowcy zaobserwowali coś nieoczekiwanego. W podziemnych wodach gwałtownie wzrosły stężenia wodoru, siarczków i rozpuszczonego węgla organicznego. Mechanizm tego zjawiska okazał się stosunkowo prosty do wytłumaczenia. Wstrząsy sejsmiczne odsłaniają świeże powierzchnie skalne, uwalniają uwięzione płyny i całkowicie zmieniają ścieżki przepływu wód gruntowych.
Każdy z tych procesów inicjuje nowe reakcje chemiczne, tworząc coś w rodzaju odświeżonego jadłospisu dla głodnych mikroorganizmów. Energia kinetyczna z trzęsień ziemi działa jak naturalny katalizator, znacząco przyspieszając procesy, które w normalnych warunkach trwałyby znacznie dłużej.
Odpowiedź mikroorganizmów na te zmiany była natychmiastowa i wyraźnie widoczna. Wzrostom stężeń związków chemicznych towarzyszył wzrost liczebności komórek planktonicznych. Co więcej, populacje mikrobiologiczne zaczęły dynamicznie się zmieniać w czasie, co stanowi zupełne przeciwieństwo tego, co obserwujemy w innych stabilnych środowiskach podziemnych.
W warstwach wodonośnych w stabilnych skałach kontynentalnych społeczności mikroorganizmów zwykle charakteryzują się niezwykłą stabilnością. Utrzymują się w niezmienionej formie przez dziesiątki, a nawet setki lat. Yellowstone pokazuje jednak zupełnie inny scenariusz – ekosystem, który żyje w rytmie sejsmicznych wstrząsów, nieustannie adaptując się i ewoluując w odpowiedzi na geologiczne impulsy.
Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza jeden odwiert w Wyoming. Mechanizmy zaobserwowane przez zespół Boyda mogą występować w wielu sejsmicznie aktywnych regionach na całym świecie. Każde miejsce, gdzie ruchy tektoniczne tworzą podobne warunki, może być domem dla podobnie dynamicznych podziemnych ekosystemów.
Chociaż perspektywy astrobiologiczne wydają się fascynujące, warto zachować pewien dystans. Teoria, że marsjańskie trzęsienia ziemi mogłyby podtrzymywać życie mikrobiologiczne w podziemnych rezerwuarach, brzmi obiecująco, ale na razie pozostaje w sferze spekulacji. Czerwona Planeta rzeczywiście wykazuje śladową aktywność sejsmiczną, a pod jej powierzchnią mogą znajdować się zamrożone lub płynne rezerwy wody, jednak brakuje nam jeszcze bezpośrednich dowodów na istnienie tam życia.
Badanie niewątpliwie zmienia nasze rozumienie warunków niezbędnych do rozwoju życia. Pokazuje, że nawet pozornie destrukcyjne siły natury, takie jak trzęsienia ziemi, mogą pełnić funkcję odświeżacza dla ukrytych ekosystemów, działając jak naturalna pompa energetyczna dla mikrobiologicznego świata istniejącego tuż pod naszymi stopami. To odkrycie każe nam przemyśleć nie tylko to, gdzie szukać życia na innych planetach, ale także jak postrzegamy naszą własną.