Жизнь в глубинах Земли содержит 15–23 млрд тонн углерода — в сотни раз больше, чем у людей
Едва живые «зомби»-бактерии и другие формы жизни составляют огромную массу углерода глубоко в недрах Земли — в 245–385 раз больше, чем углеродная масса всего человечества на поверхности. Об этом сообщили учёные, приближающиеся к завершению 10-летнего международного проекта Deep Carbon Observatory (DCO), целью которого является раскрытие самых сокровенных тайн планеты.
Накануне ежегодной встречи Американского геофизического союза учёные DCO представили ряд ключевых открытий, включая оценку количества и разнообразия жизни в глубоких недрах в условиях экстремального давления, температуры и низкой доступности питательных веществ. Пробурив 2,5 км в морское дно и отобрав пробы микробов из континентальных шахт и скважин глубиной более 5 км, исследователи построили модели глубокой экосистемы планеты. На основе данных с сотен площадок под континентами и морями они оценили размер глубокой биосферы — 2–2,3 млрд куб. км (почти вдвое больше объёма всех океанов) — и углеродную массу глубинной жизни: 15–23 млрд тонн (в среднем не менее 7,5 тонн углерода на куб. км недр).
Среди важнейших открытий:
- Глубокая биосфера — это своеобразный «подземный архипелаг Галапагос», включающий представителей всех трёх доменов жизни: бактерий, архей и эукариот.
- Два типа микробов — бактерии и археи — доминируют в глубинах Земли. Среди них миллионы различных типов, большинство ещё не открыты. Эта микробная «тёмная материя» радикально расширяет наше представление о древе жизни. Около 70% земных бактерий и архей обитают в недрах.
- Глубинные микробы часто сильно отличаются от своих поверхностных родственников, их жизненные циклы близки к геологическим масштабам времени, а в некоторых случаях они «питаются» лишь энергией горных пород.
- Генетическое разнообразие жизни под поверхностью сравнимо или превышает таковое на поверхности.
- Абсолютные пределы жизни на Земле в отношении температуры, давления и доступности энергии ещё не найдены. Рекордсменом по жаростойкости в природе является организм Geogemma barossii, обитающий в гидротермальных источниках на дне океана и растущий при 121 °C. В лабораторных культурах микробы выживали при 122 °C.
- Рекордная глубина обнаружения жизни в континентальной коре — около 5 км; в морской воде — 10,5 км от поверхности океана, где давление экстремально.
Для оценки общей массы глубинной жизни под континентами учёные, под руководством Кары Маньябоско из Flatiron Institute (Нью-Йорк), собрали данные о концентрации клеток и микробном разнообразии по всему миру. Они учли тепловой поток, температуру поверхности, глубину и литологию, оценив, что континентальные недра содержат от 2 до 6 × 10^29 клеток. В совокупности с оценками под океанами общая биомасса глубин Земли составляет около 15–23 петаграммов (15–23 млрд тонн) углерода.
«Изучение глубоких недр сродни изучению амазонских джунглей. Жизнь есть повсюду, и везде нас поражает обилие неожиданных и необычных организмов», — говорит Митч Согин из Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоуле, сопредседатель сообщества Deep Life в DCO.
Проект также помог лучше понять влияние на подземную жизнь деятельности человека (например, гидроразрыва пласта или захоронения CO₂) и определить типы внеземных сред, которые могут поддерживать жизнь. Среди остающихся загадок — пути распространения глубинной жизни, её происхождение и ключевые источники энергии.