Решена давняя загадка о "холсте" для наскального искусства в пустыне

Побродив по пустыне в любой точке мира, рано или поздно вы заметите камни с темным налетом, особенно там, где ярче всего светит солнце и где скапливается влага или стекает вода. В некоторых местах, если повезет, можно наткнуться на древнее искусство — петроглифы, вырезанные в этом налете. Однако долгие годы исследователи понимали больше о самих петроглифах, чем о таинственном темном налете, называемом пустынным загаром (rock varnish), на котором они были нанесены.

В частности, наука до сих пор не пришла к единому мнению о происхождении пустынного загара, необычайно богатого марганцем. Теперь ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech), Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США и других учреждений считают, что у них есть ответ. Согласно недавней статье в Proceedings of the National Academy of Sciences, пустынный загар — это след, оставленный микробными сообществами, которые используют марганец для защиты от палящего пустынного солнца.

Загадка пустынного загара очень стара, отмечает Уша Лингаппа, аспирант Caltech и ведущий автор исследования. "О нем писал Чарльз Дарвин, писал Александр фон Гумбольдт", — говорит она, указывая на давние дебаты о том, имеет ли он биологическое или неорганическое происхождение.

Однако, как пояснила Лингаппа, она и ее коллеги изначально не ставили целью понять происхождение загара. Их интересовало, как микробные экосистемы в пустыне взаимодействуют с ним. Для этого они задействовали множество методов: секвенирование ДНК, минералогический анализ, электронную микроскопию и, с помощью ученого из Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) Сэмюэля Уэбба, передовые методы рентгеновской спектроскопии, позволяющие картировать различные формы марганца и других элементов в образцах загара.

Ключевым наблюдением команды стало то, что, хотя марганец в пустынной пыли обычно находится в форме частиц, в загаре он откладывался более непрерывными слоями. Этот факт был выявлен методами рентгеновской спектроскопии в SSRL, которые показывают не только химический состав образца, но и распределение соединений на микроскопическом уровне. Тот же анализ показал, что формы соединений марганца в загаре являются результатом постоянных химических циклов, а не просто тысячелетнего воздействия солнца.

Эта информация, вместе с обнаружением преобладания бактерий Chroococcidiopsis, которые используют марганец для борьбы с окислительным воздействием жесткого пустынного солнца, позволила Лингаппе и ее команде сделать вывод: пустынный загар — это след, оставленный этими бактериями.

Как отметил Сэмюэль Уэбб, улучшения в размере рентгеновского пучка позволили получить более детальную картину загара, а другие усовершенствования гарантировали возможность изучения образцов без риска их повреждения. "Мы постоянно что-то улучшаем и настраиваем, и, думаю, этот проект подоспел как раз вовремя — возможно, 5 или 10 лет назад он был бы неосуществим".