Ученые обнаружили, как тепло «пробуждает» источник углерода для питания глубокой биосферы Земли

Согласно новому международному исследованию, крупнейший резервуар углерода на Земле — морские осадки, накопленные за миллионы лет, — оказался гораздо более динамичным, чем считалось ранее. Группа ученых под руководством профессора Ван Фамина из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук совместно с коллегами из Бременского университета и Гарвардского университета обнаружила, что тепло может «пробуждать» этот древний углерод, превращая его в источник питания для микробов, живущих глубоко под морским дном.

Опубликованные в Science Advances, эти выводы меняют научное понимание как жизни в экстремальных условиях, так и глубокого углеродного цикла Земли. Морские осадки, нагретые выше 40 °C, составляют почти половину их глобального объема, однако процессы, поддерживающие микробную жизнь при таких высоких температурах, оставались неясными. Исследование заполняет этот пробел, детализируя механизмы поставки органического вещества в эти скрытые экосистемы.

Команда проанализировала образцы осадков возрастом 7,8 миллиона лет из бассейна Сикоку в Тихом океане. Ученые разработали модель, показывающую, как взаимодействие биологических и абиотических процессов преобразует рефракторное органическое вещество в формы, доступные для микробов. Примечательно, что эта модель работает противоположно механизмам секвестрации углерода на поверхности Земли: «реверс» минеральной углеродной помпы происходит при температурах выше 35 °C, а инверсия микробной углеродной помпы — при превышении 55 °C.

«Эти медленные процессы действуют как обратная микробная углеродная помпа — обычно это механизм, стабилизирующий углерод на поверхности Земли, — однако здесь тепло реактивирует углерод возрастом в миллионы лет», — пояснил первый автор исследования профессор Ган Шучай. При 85 °C эти процессы ускоряются, производя простые соединения, которые питают микробную жизнь, в то время как биологические цепи деградации разрушаются и доминируют абиотические процессы.

Хотя лишь около 0,25% органического углерода в этих осадках становится биодоступным, огромный размер резервуара делает его значительным источником энергии. Морской осадочный пул углерода, по оценкам, содержит 15 миллионов гигатонн (Gt) углерода, что достаточно для поддержания обширных подповерхностных экосистем, известных как «глубокая биосфера».