Микробы глубоко под морским дном выживают за счет побочных продуктов радиоактивного процесса

Команда обнаружела что образование этих химикатов значительно усиливается минералами в морских отложениях. В отличие от общепринятого мнения, что жизнь в донных отложениях питается продуктами фотосинтеза, экосистема, подпитываемая облучением воды, начинается всего в нескольких метрах от морского дна в большей части открытого океана. Этот залитый радиацией мир — одна из крупнейших экосистем Земли по объему.

«Эта работа дает важный новый взгляд на доступность ресурсов, которые подземные микробные сообщества могут использовать для поддержания своей жизнедеятельности. Это фундаментально важно для понимания жизни на Земле и ограничения обитаемости других планетных тел, таких как Марс,— сказала Жюстин Соваж, ведущий автор исследования и научный сотрудник Гетеборгского университета, которая проводила исследование в качестве докторанта в URI.

Радиолиз воды

Процесс, лежащий в основе выводов исследовательской группы, — это радиолиз воды — расщепление молекул воды на водород и окислители в результате воздействия естественного излучения. Стивен Д’Хондт, профессор океанографии URI и соавтор исследования, сказал: полученные молекулы становятся основным источником пищи и энергии для микробов, живущих в отложениях.

«Морские отложения фактически усиливают производство этих полезных химикатов,» он сказал. «Если у вас одинаковое количество облучения в чистой воде и во влажном осадке, вы получите намного больше водорода из влажного осадка. Осадок делает производство водорода более эффективным.”

Почему этот процесс усиливается во влажных отложениях, неясно, но Д’Ондт предполагает, что минералы в отложениях могут «вести себя как полупроводник, делая процесс более эффективным.”

Открытия стали результатом серии лабораторных экспериментов, проведенных в Центре ядерных исследований Род-Айленда. Sauvage облучал флаконы с влажным осадком из различных мест в Тихом и Атлантическом океанах, собранные в рамках программы Integrated Ocean Drilling Program и исследовательскими судами США. Она сравнила производство водорода с аналогичным образом облученными пробирками с морской водой и дистиллированной водой. Осадок усилил результаты в 30 раз.

«Это исследование представляет собой уникальное сочетание сложных лабораторных экспериментов, интегрированных в глобальный биологический контекст.— сказал соавтор Артур Спивак, профессор океанографии URI.

Значительные последствия

«Если вы можете поддерживать жизнь в подземных морских отложениях и других подземных средах за счет естественного радиоактивного расщепления воды, то, возможно, вы сможете поддерживать жизнь таким же образом в других мирах,— сказал д’Хонд. «Некоторые из тех же минералов присутствуют на Марсе, и пока у вас есть эти влажные каталитические минералы, у вас будет этот процесс. Если вы сможете катализировать производство радиолитических химикатов с высокой скоростью во влажных недрах Марса, вы потенциально сможете поддерживать жизнь на том же уровне, что и в морских отложениях.”

Соваж добавил: «Это особенно актуально с учетом того, что марсоход Perseverance Rover только что приземлился на Марсе, чтобы собрать марсианские камни и охарактеризовать его обитаемую среду.”

Д’Хондт сказал, что выводы исследовательской группы также имеют значение дляили ядерная промышленность, в том числе о том, как хранятся ядерные отходы и как управлять ядерными авариями. «Если вы храните ядерные отходы в отложениях или камнях, они могут генерировать водород и окислители быстрее, чем в чистой воде. Естественный катализ может сделать эти системы хранения более агрессивными, чем это обычно считается.» он сказал.

Следующие шаги

Следующими шагами исследовательской группы будет изучение влияния производства водорода посредством радиолиза в других средах на Земле и за ее пределами, включая океаническую кору, континентальную кору и недра Марса. Они также будут стремиться углубить понимание того, как подземные микробные сообщества живут, взаимодействуют и развиваются, когда их первичный источник энергии получается за счет естественного радиолитического расщепления воды.

Это исследование было поддержано Национальным научным фондом США и Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Проект также связан с Центром исследований темной энергии биосферы.

Теперь я понимаю, почему инопланетяне зеленые ;-)…