Sehingga awal tahun 1990-an, tidak ada yang mengesyaki seberapa aktif kehidupan penduduk bumi ini. Para saintis kini percaya bahawa mikroba yang tinggal di bawah tanah mungkin telah membantu membentuk benua, melepaskan oksigen, dan memberi kehidupan seperti yang kita ketahui. Majalah Atlantik meneroka bagaimana mempelajari mikroorganisma ini di planet kita dapat membantu mengesan kehidupan di angkasa, seperti Marikh.
Mereka tinggal beribu-ribu meter di bawah permukaan Bumi. Mereka memakan hidrogen dan mengeluarkan metana. Dan mereka mampu mengubah dunia kita lebih asas daripada yang kita bayangkan.
Alexis Templeton mengingatkan pada 12 Januari 2014 ketika air meletup. Botol kaca Pyrex yang ditutup rapat dan dipenuhi dengan air meletup seperti belon.
Templeton mengemudi Land Cruisernya di permukaan lembah Wadi Lawayni yang bergelombang dan berbatu, sebuah lorong yang luas menembus pergunungan Oman. Dia memarkir keretanya di landasan konkrit yang menghadap ke mana sumur air digerudi baru-baru ini. Templeton membuka penutup sumur ini dan menurunkan botol ke kedalaman suramnya, dengan harapan dapat memperoleh sampel air dari kedalaman sekitar 260 meter.
Lembah Wadi Lavaini dikelilingi oleh puncak berbatu warna coklat coklat, batu-batu ini keras seperti seramik, tetapi mereka bulat dan terkulai, lebih seperti batu bata kuno yang terbuat dari lumpur. Serpihan bahagian dalam Bumi ini, seukuran negeri Virginia Barat, dihimpit ke permukaan oleh pelanggaran plat tektonik berjuta-juta tahun yang lalu. Batu eksotik ini - mereka mewakili anomali di permukaan Bumi - dibuat Templeton datang ke Oman.
Segera setelah dia mengangkat botol air dari kedalaman sumur, dia pecah terbuka di bawah tekanan dalaman. Air memercik keluar dari celah dan mendesis seperti soda. Gas yang meletup di dalamnya bukan karbon dioksida, seperti minuman ringan, tetapi hidrogen, gas yang mudah terbakar.
Templeton adalah ahli geobiologi di University of Colorado di Boulder, dan gas ini sangat penting baginya. "Organisma menyukai hidrogen," katanya. Maksudnya, mereka gemar memakannya. Dengan sendirinya, hidrogen tidak boleh dianggap sebagai bukti kehidupan. Walau bagaimanapun, ini menunjukkan bahawa batu di bawah permukaan Bumi mungkin betul-betul di mana kehidupan dapat berkembang maju.
Templeton adalah salah satu bilangan saintis yang semakin meningkat yang percaya bahawa kedalaman Bumi dipenuhi dengan kehidupan. Menurut beberapa anggaran, bahagian biosfera yang belum diterokai ini mungkin mengandungi dari sepersepuluh hingga separuh dari semua bahan hidup di Bumi.
Video promosi:
Para saintis telah menemui mikroba yang menghuni batu granit pada kedalaman sekitar dua kilometer (6,000 kaki) di Pegunungan Rocky, dan juga di batuan sedimen laut sejak zaman dinosaur. Mereka bahkan menjumpai makhluk hidup kecil - cacing yang menyerupai arthropoda udang, roter baleen - di lombong emas Afrika Selatan pada kedalaman 340 meter (11 ribu kaki).
Kita manusia cenderung memandang dunia sebagai batu padat yang ditutup dengan lapisan kehidupan yang tipis. Namun, bagi para saintis seperti Templeton, planet ini lebih mirip lingkaran keju, pinggirannya yang padat terus dimusnahkan oleh mikroba yang berlipat ganda yang hidup di kedalamannya. Makhluk-makhluk ini makan dari sumber-sumber yang bukan hanya kelihatan tidak dapat dimakan, tetapi juga tidak ketara - kita bercakap mengenai pelanggaran atom unsur-unsur radioaktif, mengenai proses yang berlaku akibat tekanan batuan ketika mereka tenggelam ke kedalaman Bumi dan penguraiannya, dan bahkan, mungkin, mengenai gempa bumi.
Templeton datang ke Oman untuk mencari oase kehidupan yang tersembunyi. Tekanan gas hidrogen pada tahun 2014 adalah bukti penting bahawa dia berada di landasan yang betul. Oleh itu, Templeton dan rakan-rakannya kembali ke Oman Januari lalu untuk mengebor sumur hingga kedalaman 400 meter (1.300 kaki) dan berusaha mencari penduduk di kedalaman tersebut.
Suatu malam musim sejuk yang panas, suara menusuk terdengar di seberang lembah Wadi Lavaina yang terik matahari. Jentolak muncul hampir di tengah lembah ini. Dan di hadapannya ada poros gerudi yang mampu berputar dengan kecepatan beberapa putaran seminit.
Setengah lusin orang dengan topi keras - kebanyakannya pekerja India yang diupah oleh syarikat tempatan - mengendalikan pelantar tersebut. Templeton dan setengah lusin saintis dan pelajar siswazah lain berdiri beberapa meter jauh di bawah naungan kanopi yang bergoyang dengan angin sepoi-sepoi. Kesemuanya, membongkok di atas meja, mempelajari sampel batu yang dibawa pekerja di tingkat atas setiap jam.
Pelantar ini beroperasi sepanjang hari, dan sampel tanah yang masuk berubah warna ketika kedalaman meningkat. Beberapa meter pertama batu itu mempunyai warna oren atau kuning, menunjukkan bahawa oksigen dari permukaan telah menjadikan besi yang terdapat di dalam batu menjadi mineral berkarat. Pada kedalaman 20 meter, jejak oksigen hilang, batu-batu menjadi gelap berwarna hijau kehijauan dengan urat hitam.
"Batu yang indah," kata Templeton, membelai permukaannya dengan tangan sarung tangannya. Kacamata itu dibesarkan dan bersandar pada rambut pirang gelap lurus, menampakkan pipi yang telah gelap sejak bertahun-tahun bekerja di kapal, di pulau tropika, di lintang Artik dan di tempat lain. "Saya harap dapat melihat lebih banyak bahan seperti ini," katanya.
Batu hitam kehijauan ini memberikannya gambaran tentang sesuatu yang hampir mustahil untuk dilihat di tempat lain di planet kita.
Sampel batu ini, dibawa ke permukaan dari kedalaman yang besar, ternyata kaya akan besi - besi dalam bentuk mineral yang, sebagai peraturan, tidak dapat bertahan di permukaan Bumi. Besi bawah tanah ini sangat reaktif secara kimia, cenderung bergabung dengan oksigen sehingga apabila bersentuhan dengan air di bawah tanah, molekul air pecah. Ia mengeluarkan oksigen dari air dan meninggalkan hidrogen di belakang.
Ahli geologi memanggil proses ini sebagai "serpentinization" kerana jejak mineral hitam, hijau dan putih yang berliku-liku. Serpentinisasi biasanya berlaku di tempat yang tidak dapat diakses oleh manusia, termasuk pada kedalaman beberapa ribu meter di bawah dasar Lautan Atlantik.
Dan di sini, di Oman, batu-batu yang terletak di kedalaman bumi mendekati permukaan sehingga serpentinisasi hanya berlaku beberapa ratus meter di bawah kaki. Hidrogen yang merobek botol air Tempelton pada tahun 2014 adalah contoh kecil dari proses serpentinisasi; sebuah sumur air yang digerudi beberapa tahun yang lalu di wilayah ini menghasilkan banyak hidrogen sehingga bahkan ada ancaman letupan, dan akibatnya pemerintah terpaksa segera membuat konkrit.
Hidrogen adalah bahan khas. Ini telah digunakan sebagai salah satu pendorong untuk melancarkan kapal angkasa Apollo dan pesawat ulang-alik ke orbit, dan ia adalah salah satu unsur tepu paling bertenaga yang terdapat secara semula jadi di Bumi. Ini menjadikannya makanan penting bagi mikroba yang ada di bawah permukaan Bumi.
Fragmen batuan bertujuan untuk penyelidikan geologi.
Secara keseluruhan, mikroba yang tinggal di bawah pergunungan di timur Oman dapat menghabiskan banyak hidrogen setiap tahun, mengakibatkan pembakaran gas yang perlahan dan terkawal, dikawal tepat oleh enzim di dalam sel yang berisi air mereka.
Walau bagaimanapun, hidrogen hanyalah separuh daripada persamaan seumur hidup - untuk menghasilkan tenaga daripada hidrogen, mikroba memerlukan sesuatu yang lain untuk membakarnya, sama seperti umat manusia terpaksa menghirup oksigen untuk memproses makanan. Tugas utama Templeton adalah dengan tepat untuk memahami mikroba "bernafas" dengan sedalam mana di bawah Bumi, di mana tidak ada oksigen.
Pada pukul dua petang, sebuah trak pikap yang lesu menuju ke kawasan penggerudian di sepanjang jalan yang berdebu dan berlumpur. Di belakangnya - tegas satu demi satu - enam ekor unta, kepala mereka bergoyang angin. Ini adalah haiwan tempatan, mereka diikat dengan tali pendek, dan mereka menuju padang rumput baru yang terletak di suatu tempat di lembah ini.
Templeton, melupakan unta, tiba-tiba berseru, tidak menyembunyikan kegembiraannya: "Emas!" Dia menunjukkan sampel tanah di atas meja, serta sekumpulan kecil kristal logam kuning. Bentuk kubik mereka membantu memahami lelucon kecilnya: kristal ini bukan emas nyata, tetapi emas orang bodoh, yang juga disebut besi pirit.
Iron pyrite terdiri daripada besi dan sulfur, dan ini adalah salah satu mineral, yang juga disebut "biogenik": pembentukannya kadang-kadang dikaitkan dengan aktiviti mikroba. Kristal itu sendiri boleh terbentuk dari sisa yang dihidupkan oleh sel mikroba. Oleh itu, pirit boleh menjadi produk sampingan metabolisme mikroba, kemungkinan Templeton memanggil "cantik."
Kembali ke rumah di Colorado, dia akan memberikan kristal ini dengan perhatian yang sama seperti yang akan dicurahkan oleh seorang ahli arkeologi ke tumpukan sampah Rom kuno. Dia akan memotongnya menjadi kepingan telus dan memeriksanya di bawah mikroskop. Sekiranya pirit sebenarnya merupakan produk sel hidup, maka mikroba "mungkin boleh dikuburkan dalam mineral." Dia berharap dapat menemui mayat mereka yang telah difosilkan.
Sehingga awal tahun 1990-an, tidak ada yang mengesyaki seberapa aktif kehidupan penduduk bumi ini. Bukti pertama dijumpai di batu di bawah dasar laut.
Ahli geologi telah lama memerhatikan bahawa gas gunung berapi yang terdapat di batuan basaltik gelap beribu-ribu meter di bawah permukaan dasar laut, yang sering mengalami tekanan dan terowong mikroskopik. "Kami tidak tahu bahawa ini boleh menjadi biologi," kata Hubert Staudigel, seorang ahli gunung berapi di Scripps Institute of Oceanography di La Jolla, California.
Pada tahun 1992, seorang saintis muda bernama Ingunn Thorseth dari University of Bergen di Norway mencadangkan bahawa kemurungan ini adalah setara geologi dengan karies gigi - mikroba memasukkannya ke dalam gelas vulkanik dengan memakan atom besi. Sebenarnya, Thorset menemui apa yang boleh disalah anggap sebagai sel mati dalam kemurungan ini di batu yang terkumpul tiga ribu kaki di bawah dasar laut.
Semasa penemuan ini diterbitkan, Templeton belum bekerja di ladang. Dia memperoleh gelar master dalam bidang geokimia pada tahun 1996 dan kemudian bekerja di Makmal Nasional Lawrence Berkeley di California, di mana dia mempelajari seberapa cepat mikroba memakan bahan bakar penerbangan di darat di bekas pangkalan tentera laut AS. Beberapa tahun kemudian, untuk disertasi doktoralnya di Universiti Stanford, dia mengkaji bagaimana mikroba bawah tanah memetabolisme plumbum, arsenik dan bahan pencemar lain semasa metabolisme.
Pada tahun 2002, dia pindah ke Scripps Lab untuk bekerja dengan Profesor Biologi, Bradley Tebo, dan Staudigel, dalam masalah serupa, seperti bagaimana mikroba hidup dalam besi dan logam lain di kaca basalt yang terdapat di dasar laut.
Pada bulan November tahun itu, di geladak belakang kapal penyelidikan di tengah Lautan Pasifik, dia naik melalui menetas ke pendarat Pisces-IV berukuran kereta dan terjun ke dasar laut. Terry Kerby, juruterbang untuk Makmal Penyelidikan Dasar Laut yang berpusat di Hawaii, menunjukkan kapal itu ke arah lereng selatan Loihi Seamount, sebuah gunung berapi bawah laut berhampiran Pulau Besar Hawaii.
Pada ketinggian 1.700 meter (5,600 kaki), lampu pencarian kapal selam nyaris tidak menerangi pemandangan bawah laut yang pelik - campuran yang kelihatan seperti beg sampah yang dikemas rapat yang menumpuk dalam kekacauan di piramid semacam itu. Kusyen basalt yang disebut ini terbentuk selama berabad-abad ketika lava, merembes melalui celah-celah, bertembung dengan air laut, setelah itu cepat menyejuk, berubah menjadi batu halus. Templeton berbaring di sisi bangku, menggigil kedinginan, memerhatikan kaca tebal ketika Kirby melepaskan potongan basalt dengan lengan mekanik. Lapan jam selepas permulaan penyelaman ke dasar laut, mereka kembali ke permukaan dengan batu seberat lima kilogram.
Pada tahun yang sama, dia dan Stuadigel mengunjungi gunung berapi Kilauea di Hawaii, dengan harapan dapat mengumpulkan gelas vulkanik bebas mikroba yang dapat dibandingkan dengan sampel yang dikumpulkan dari dasar laut. Dengan memakai kasut berat, mereka tidak sampai ke aliran lava dan berjalan di atas kerak yang membatu, setebal hanya beberapa inci. Staudigel menemui satu tempat di mana lava cair oren menembusi kerak pepejal yang dihasilkan. Dia mengambil sepotong lava panas dengan batang logam - kelihatan seperti madu panas dan melekit - dan meletakkannya di dalam baldi air. Air mendidih dengan siulan dan suara, dan setelah beberapa lama lava mengeras, berubah menjadi gelas.
Kembali ke makmal, Templeton mengasingkan puluhan strain bakteria yang menyerap zat besi dan mangan dari batu di dasar laut. Bersama rakan-rakannya, dia sekali lagi mencairkan gelas steril dari gunung berapi Kilauea di dalam tungku, menambahkan pelbagai jumlah zat besi dan nutrien lain ke dalamnya, dan menumbuhkan ketegangan bakteria dari mereka. Dia menggunakan teknik yang paling canggih, termasuk sinar-X, dan menonton dengan senang hati ketika bakteria mengitar semula mineral.
"Seluruh ruang bawah tanah saya dipenuhi dengan batu basalt yang dinaikkan dari dasar laut, kerana saya tidak dapat menolaknya," katanya kepada saya pada suatu hari ketika tidak ada pengeboran.
Walau bagaimanapun, sampel batu ini, serta bakteria yang memakannya, dari sudut pandang Templeton, satu kelemahan besar - mereka diambil dari dasar laut, di mana air sudah mengandung oksigen.
Oksigen adalah sebahagian daripada semua makhluk hidup di Bumi - dari aardvarks dan cacing tanah hingga ubur-ubur; atmosfera kita dan sebahagian besar lautan dipenuhi dengan pengagihan semula. Namun, Bumi mempunyai begitu banyak oksigen hanya untuk jangka masa kecil dalam sejarahnya. Sehingga hari ini, sebahagian besar biosfer planet kita tidak pernah menemui oksigen. Cukup untuk terjun ke tanah beberapa meter, dan tidak akan ada oksigen lagi. Di tempat lain di sistem suria, termasuk Marikh, di mana kehidupan boleh wujud, anda tidak akan menemui oksigen.
Semasa Templeton mempelajari biosfera Bumi yang dalam, dia juga tertarik dengan pertanyaan tentang asal usul kehidupan di planet kita dan di tempat lain di tata surya. Meneroka ruang bawah tanah dapat memberikan gambaran mengenai tempat dan waktu yang terpisah ini, tetapi itu hanya akan dapat dilakukan sekiranya dia dapat pergi lebih dalam, di luar jangkauan oksigen.
Pergunungan Oman nampaknya merupakan lokasi yang ideal untuk penjelajahan seperti ini. Jisim batu besar ini, secara beransur-ansur mengalami serpentinisasi, mempunyai tempat kekurangan oksigen di dalamnya, serta sebatian besi aktif kimia, yang, menurut para saintis, terletak di kedalaman Bumi.
Templeton dan beberapa penyelidik biosfera dalam terlibat dengan projek besar lain pada peringkat awal perancangan, Oman Drilling Project.
Projek ini diketuai oleh Peter Kelemen, seorang ahli geologi di Observatorium Lamont-Doherty Earth yang berpusat di New York. Ia mempunyai misinya sendiri - batu-batu dalam di Oman berinteraksi bukan hanya dengan oksigen dan air, tetapi juga dengan karbon dioksida, sambil memerah gas ke atmosfera dan memasukkannya ke dalam mineral karbonat - proses ini, jika para saintis dapat memahaminya, akan membantu manusia mengurangkan pelepasan karbon dioksida ke atmosfera.
Kelemen hadir ketika menggerudi di Wadi Lavaini pada Januari 2018. Dia yakin bahawa bukti kehidupan akan ditemui. Batu-batuan ini pada asalnya terbentuk pada suhu lebih dari 980 darjah Celsius (1800 darjah Fahrenheit). Walau bagaimanapun, mereka menyejuk dengan cepat, dan hari ini suhu di lapisan atas, yang sedalam kira-kira 500 meter, mempunyai suhu sekitar 30 darjah Celsius (90 darjah Fahrenheit). Batu-batu ini "tidak cukup panas untuk membunuh semua mikroba sejak Cretaceous" - era dinosaur.
Pada pukul tiga petang, setengah dozen anak kapal berkumpul di pelantar minyak untuk semacam ritual yang ditunggu-tunggu oleh semua orang dengan penuh perhatian.
Bahagian teras yang baru, yang baru diambil dari poros yang digerudi, diturunkan ke trestle. Kami bercakap mengenai silinder batu setinggi tiga meter - kira-kira sepadan dengan ketebalan dengan hujung kelawar besbol yang tebal, dan ia terletak di silinder logam.
Pekerja mengangkat salah satu hujung paip ini. Dan intinya tergelincir keluar - bersama dengan cecair hitam dan melekit. Lumpur hitam dan tebal tumpah ke tanah. Inti yang diekstrak dari tanah ditutup sepenuhnya dengan bahan ini.
"Ya Tuhan," kata seseorang. - Wow ". Semua orang berbisik.
Salah seorang pekerja menyapu inti yang diekstrak, setelah itu gelembung kecil mulai terbentuk di permukaannya yang halus dan berkilat, seperti minyak mendidih. Sampel batu ini, tidak terpengaruh oleh tekanan yang dialaminya di bawah tanah, melepaskan gas tepat di depan mata kita, dan gelembungnya meresap melalui liang-liang di batu. Bau kumbahan dan getah pembakar mula meresap ke udara - bau yang segera dikenal pasti oleh para saintis yang hadir di sana.
"Ini batu yang sangat meriah," kata Templeton.
"Hidrogen sulfida," kata Kelemen.
Hidrogen sulfida adalah gas yang terbentuk di pembetung, di usus anda, dan juga - sekarang jelas - bawah tanah di Oman. Ia dihasilkan oleh mikroba yang hidup tanpa adanya oksigen. Dengan kekurangan gas yang menghidupkan ini, mereka melakukan muslihat yang tidak mampu dilakukan oleh haiwan yang hidup di permukaan planet ini - mereka mula menghirup sesuatu yang lain. Dengan kata lain, mereka membakar makanan mereka menggunakan bahan kimia lain yang terdapat di bawah tanah.
Sebahagian daripada inti yang dibangkitkan ke permukaan ditusuk dengan jalur batu-kayu manis-oren - begitulah tempat-tempat di mana lava panas mengalir melalui celah-celah yang mendalam di permukaan bumi berjuta-juta tahun yang lalu, dan pada ketika itu batu ini berada di usus Bumi pada kedalaman beberapa kilometer …
Jejak magma fosil ini secara beransur-ansur memberikan unsur kimia mereka ke air bawah tanah - termasuk molekul yang disebut sulfat, yang terdiri dari satu atom sulfur yang terikat dengan empat atom oksigen. Ternyata, mikroba menggunakan molekul ini untuk mencerna hidrogen, kata Templeton. "Mereka memakan hidrogen dan menghirup sulfat." Dan kemudian mereka masih melepaskan gas mereka.
Hidrogen sulfida bukan sahaja mempunyai bau yang kuat dan tidak menyenangkan. Ia juga beracun. Oleh itu, mikroba yang menghasilkannya berisiko diracun kerana terkumpul di bawah tanah. Bagaimana mereka berjaya mengelakkan keracunan? Sekali lagi, batu itu memberi kita jawapan.
Penggerudian berterusan selama beberapa hari berikutnya, tetapi buburan hitam secara beransur-ansur hilang. Setiap teras baru dibawa ke permukaan kering dan tidak berbau. Namun, batu itu sendiri telah berubah - mosaik dan serpentinnya seperti urat menjadi gelap, dan warna utamanya berwarna abu-abu dan hitam, dan ia mulai menyerupai rok kotak-kotak yang dicelup tinta.
"Semua penghitaman ini adalah produk bio," kata Templeton suatu malam ketika dia dan rakannya Eric Ellison berada di sebuah treler makmal yang penuh dengan instrumen yang mengemas sampel batu untuk dihantar pulang. Sebilangan batu berada di dalam kotak plexiglass yang ditutup, dan Ellison memindahkannya menggunakan sarung tangan yang diletakkan di atas kotak di mesin - semua ini memberi kesan bahawa ada sesuatu yang menyeramkan dalam sampel batuan yang terkumpul. Walau bagaimanapun, langkah berjaga-jaga ini tidak bertujuan untuk melindungi orang tersebut; ini dilakukan untuk menghilangkan mikroba sensitif daripada terkena oksigen.
Templeton percaya bahawa mikroba inilah yang mempengaruhi sampel batuan baru-baru ini - hidrogen sulfida yang mereka hirup bertindak balas dengan batu tersebut untuk menghasilkan besi sulfida, mineral hitam yang tidak berbahaya. Pirit yang kita lihat sebelumnya juga terdiri dari besi dan sulfur, dan ia boleh terbentuk dengan cara yang sama.
Mineral hitam ini lebih daripada sekadar kekurangan akademik. Mereka memberikan gambaran bagaimana mikroba tidak hanya berjaya bertahan di kerak bumi, tetapi mampu mengubahnya, dan dalam beberapa kes bahkan membuat mineral yang tidak ada di tempat lain.
Sebilangan simpanan besi, timah, zink, tembaga, perak, dan logam terkaya terbentuk ketika hidrogen sulfida bertabrakan dengan logam-logam tersebut di dalam tanah. Sulfida ini menangkap logam ini dan, dengan kepekatannya, mengubahnya menjadi mineral yang terbentuk selama berjuta-juta tahun - sehingga ia dibawa ke permukaan oleh pelombong. Hidrogen sulfida yang membentuk bijih ini sering kali berasal dari gunung berapi, tetapi dalam beberapa kes ia terbentuk oleh mikroba.
Robert Hazen, ahli mineralologi dan ahli astrobiologi di Carnegie Center di Washington, DC, percaya bahawa lebih daripada separuh mineral berhutang keberadaannya kepada bentuk kehidupan - akar tumbuhan, karang, diatom, dan juga mikroba bawah tanah. Dia bahkan bersedia menunjukkan bahawa tujuh benua planet kita berhutang keberadaan mereka sebahagiannya dari mikroba yang memakan batu.
Empat bilion tahun yang lalu, Bumi tidak memiliki tanah kekal - hanya beberapa puncak gunung berapi yang menjulang tinggi di lautan. Walau bagaimanapun, mikroba di dasar laut membantu mengubah keadaan ini. Mereka menyerang deposit basalt dengan cara yang sama seperti yang mereka lakukan hari ini, mengubah gelas vulkanik menjadi mineral tanah liat. Dan setelah melembutkan, mereka menjadi padat lagi, berubah menjadi batu baru - menjadi bahan yang lebih ringan dan lebih lunak daripada seluruh planet ini: granit.
Granit ringan ini bersatu dan naik di atas permukaan lautan, sehingga mewujudkan benua kekal. Nampaknya, proses ini, sehingga tahap tertentu, anda berlaku tanpa bantuan mikroba, tetapi Hazen percaya bahawa mereka mempercepatnya. "Anda boleh membayangkan mikroba membuat keseimbangan," katanya. "Kami berpendapat bahawa mikroba memainkan peranan asas."
Kemunculan tanah mempunyai kesan yang signifikan terhadap evolusi Bumi. Batuan di bawah pengaruh udara runtuh lebih cepat, melepaskan nutrien seperti molibdenum, besi dan fosforus ke lautan. Nutrien ini mendorong pertumbuhan alga fotosintetik, yang menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Kira-kira dua bilion tahun yang lalu, jejak oksigen pertama muncul di atmosfer bumi. 550 juta tahun yang lalu, tahap oksigen akhirnya mencapai tahap yang diperlukan untuk menyokong haiwan primitif.
Banyaknya air di Bumi, serta penghapusan optimum dari Matahari, menjadikannya inkubator yang menjanjikan seumur hidup. Namun, transformasinya menjadi surga bagi haiwan yang hidup dan bernafas oksigen tidak pernah dijamin. Mikroba mungkin telah membawa planet kita ke titik perubahan yang tidak dapat dilihat - pembentukan benua, oksigen dan pembentukan kehidupan seperti yang kita ketahui.
Dan bahkan hari ini, mikroba terus membuat dan membuat semula planet kita dari dalam.
Dalam beberapa aspek, mikroba bawah tanah menyerupai peradaban manusia, di mana "kota" terbentuk di persimpangan jalan. Di Oman, sebuah oasis mikroba hitam yang berbau busuk terletak pada kedalaman 30 meter, berhampiran persimpangan beberapa retakan besar di batu - saluran inilah yang membolehkan hidrogen dan sulfat meresap ke sana dari pelbagai sumber.
Elisabetta Mariani, ahli geologi struktur di University of Liverpool di England, menghabiskan banyak hari di bawah khemah, memperbaiki retakan ini di batu. Suatu pagi dia memanggil saya untuk menunjukkan sesuatu yang istimewa - rehat yang berlari menyerong di inti, dan di sana anda dapat melihat dua permukaan batu ditusuk dengan lapisan serpentin hijau dan kuning setipis selembar kertas.
"Adakah anda melihat kebiasaan ini?" dia bertanya dalam bahasa Inggeris dengan aksen yang mengkhianati orang asli Itali, dan menunjuk pada retakan di dua permukaan serpentin. Mereka memberi kesaksian bahawa ini bukan hanya patah tulang pasif - itu adalah kesalahan aktif. "Dua blok batu bergerak, saling menyentuh, ke arah itu," katanya sambil menunjuk ke arah jalan.
Tullis Onstott, ahli geologi di Princeton University yang tidak terlibat dengan projek penggerudian di Oman, percaya bahawa patah aktif seperti itu bukan sahaja dapat menyediakan jalan bagi makanan bergerak ke bawah tanah - mereka mungkin telah menghasilkan makanan. Pada bulan November 2017, Onstott dan rakan-rakannya memulakan eksperimen yang berani. Mereka memulakan pekerjaan mereka di sebuah terowong pada kedalaman 2500 meter di lombong emas Moab Khotsong di Afrika Selatan dan dari sana menggerudi telaga baru ke arah kesalahan yang terletak lebih jauh 800 meter. Pada 5 Ogos 2014, gempa berkekuatan 5.5 berlaku dalam kesalahan ini. Onstott berharap dengan cara ini dapat menguji idea provokatif bahawa gempa bumi dapat menyediakan makanan untuk biosfera dalam.
Para saintis telah lama menyedari bahawa gas hidrogen bocor dari kerosakan besar, termasuk seperti San Andreas di California. Sebahagian dari gas ini adalah tindak balas kimia - mineral silikat yang terurai semasa gempa bertindak balas dengan air dan membebaskan hidrogen sebagai produk sampingan. Bagi mikroba yang berada di dekat celah, reaksi semacam ini boleh menyebabkan sesuatu seperti letupan tenaga berkala yang berkaitan dengan pengambilan gula yang besar.
Pada bulan Mac 2018, empat bulan setelah pengeboran bermula di lombong Moab-Hotsong, pekerja membawa inti ke permukaan yang melintasi kesalahan.
Batu di sepanjang patah itu "hancur teruk," kata Onstott - selusin patah tulang selari dapat dilihat pada intinya. Permukaan beberapa retakan ini berubah menjadi tanah liat yang rapuh, garis-garis yang menunjukkan gempa bumi baru-baru ini. Retakan lain dipenuhi dengan urat kuarzit putih, yang menunjukkan patah tulang yang lebih tua yang terbentuk ribuan tahun sebelumnya.
Onstott kini sedang mencari sel-sel fosil dalam urat kuarsit ini, dan juga menganalisis batuan DNA, dengan harapan dengan cara ini dapat menentukan bakteria mana yang hidup dalam keretakan ini, jika ada.
Di samping itu, dia dan rakan-rakannya - dan yang lebih penting - membiarkan lubang yang digerudi terbuka dan memantau air, kaca dan mikroba dalam kesalahan itu sendiri, dan mengambil sampel baru setiap kali ada gempa bumi kedua. "Dalam kes ini, anda dapat melihat apakah kaca dilepaskan atau tidak," katanya, "dan juga memerhatikan apakah ada perubahan dalam komuniti mikrobiologi yang terjadi akibat penggunaan gas."
Sementara Onstott menunggu hasil ini, dia juga mempertimbangkan kemungkinan yang lebih radikal: Bakteria yang mendalam ini tidak hanya memakan kesan gempa bumi, tetapi juga dapat menyebabkannya. Menurutnya, apabila mikroba menyerang besi, mangan dan unsur-unsur lain dalam mineral yang muncul di sepanjang garis patah, mereka dapat melemahkan batu - dan menyiapkan patah tersebut untuk pergeseran besar berikutnya. Menyelidiki kemungkinan ini melibatkan menjalankan eksperimen makmal untuk mengetahui sama ada bakteria dalam rehat ini sebenarnya mampu memecah mineral dengan cepat sehingga dapat mempengaruhi aktiviti gempa. Dengan ciri-ciri memandang rendah kepentingan ilmuwan, dia memikirkan karya yang akan datang: "Ini adalah hipotesis yang cukup masuk akal untuk mengujinya."
Pada 30 Januari, rig penggerudian di Wadi Lavaini mencapai 60 meter. Motornya menderu dengan suara latar ketika Templeton dan rakannya Eric Boyd duduk di kerusi ladang di bawah sebatang pokok akasia. Di samping mereka terdapat tanda-tanda pelancong lain yang bercuti di pulau bayangan ini, jarang di kawasan itu - kotoran unta, halus dan bulat seperti plum berkulit.
"Kami percaya persekitaran sangat penting untuk memahami asal usul kehidupan," kata Boyd, ahli geobiologi di Montana State University di Bozeman. Pada pendapatnya, inilah yang membuat dia dan Templeton mempelajari batu-batu yang dalam di Oman. "Kami suka hidrogen," katanya.
Boyd dan Templeton percaya bahawa kehidupan di Bumi berasal dari persekitaran yang serupa dengan yang ada beberapa meter di bawah kerusi lipat ladang mereka. Menurut mereka, buaian kehidupan terletak di celah-celah di bawah permukaan Bumi, di mana mineral kaya besi memancarkan hidrogen dari diri mereka setelah bersentuhan dengan air.
Dari semua bahan bakar kimia yang ada di Bumi empat bilion tahun yang lalu, hidrogen nampaknya merupakan salah satu unsur termudah untuk metabolisme sel awal dan tidak cekap. Hidrogen tidak hanya dihasilkan oleh serpentinisasi, tetapi juga dihasilkan - seperti yang berlaku hari ini - dari peluruhan radioaktif unsur-unsur seperti uranium, yang terus menerus memecah molekul air di batu sekitarnya. Hidrogen sangat tidak stabil, cenderung terurai sehingga dapat dicerna walaupun oleh oksidan ringan seperti karbon dioksida atau sulfur tulen. Kajian mengenai DNA berjuta-juta urutan gen menunjukkan bahawa pendahulu kehidupan di Bumi - "nenek moyang bersama sejagat terakhir" - mungkin telah menggunakan hidrogen sebagai makanan dan membakarnya dengan karbon dioksida. Sama,mungkin boleh dikatakan mengenai kehidupan di dunia lain.
Mineral yang mengandungi besi di Oman sering dijumpai di sistem suria, begitu juga dengan proses serpentinisasi. Penyelidik ruang angkasa Orbiter, yang saat ini mengorbit Mars, telah menemui mineral serpentin di permukaan Marikh. Kapal angkasa Cassini telah menemui bukti kimia tentang serpentinisasi berterusan di Enceladus, bulan Saturnus yang diliputi ais. Mineral yang serupa dengan serpentin juga telah ditemukan di permukaan Ceres, sebuah planet kerdil yang orbitnya terletak di antara orbit Mars dan Musytari. Serpentin bahkan telah dijumpai di meteorit, di dalam serpihan planet embrio yang wujud 4.5 miliar tahun yang lalu, iaitu, tepat pada masa kelahiran Bumi, dan ini mungkin bermaksud bahawa buaian kehidupan, sebenarnya ada sebelum pembentukan planet kita.
Hidrogen - sumber tenaga untuk kehidupan baru lahir - telah dijumpai di semua tempat ini. Ia masih boleh dihasilkan di seluruh sistem suria.
Kesimpulan Boyd sungguh menakjubkan.
"Sekiranya anda mempunyai batu seperti ini, dan suhunya setanding dengan yang ada di Bumi, dan jika anda masih mempunyai air cair, bagaimana anda dapat menghayati kehidupan?" "Secara peribadi, saya pasti itu tidak dapat dielakkan."
Mencari hidup akan menjadi cabaran. Dengan teknologi yang ada, kapal angkasa yang dikirim ke Mars dapat mengebor lubang hanya beberapa kaki jauh ke permukaan yang bermusuhan. Batu permukaan ini mungkin mengandungi jejak kehidupan masa lalu - mungkin asas-asas kering dari sel-sel Martian yang terperangkap dalam terowong mikroskopik yang mereka gali melalui mineral - tetapi mana-mana mikroba hidup mungkin kedalaman beberapa ratus kaki. Templeton sedang berusaha mencari jejak kehidupan masa lalu - dan juga untuk memisahkan tanda-tanda itu dari perkara-perkara yang tidak terpengaruh oleh kehidupan - dan dia telah melakukannya sejak dia memeriksa gelas basalt di dasar laut 16 tahun yang lalu.
"Tugas saya adalah mencari cetakan biologi," katanya. Dia menggunakan alat yang sama untuk mengkaji sampel yang dibawa dari Oman seperti yang dia lakukan untuk belajar kaca. Dia menembak permukaan mineral dengan sinar-X untuk memahami bagaimana mikroba mengubah mineral. Dia juga ingin memahami: adakah mereka membiarkannya di tempat? Atau adakah mereka menghakisnya? Dengan mengkaji mikroba hidup yang menyerap mineral, dia berharap dapat mencari cara yang boleh dipercayai untuk mengenal pasti jejak penyerapan kimia yang sama pada batuan luar angkasa yang tidak mempunyai sel hidup selama ribuan tahun.
Suatu hari alat seperti ini akan berada di atas kapal terbang. Atau mereka akan digunakan dalam kajian sampel batuan yang dibawa dari dunia lain. Sementara itu, Templeton dan rakannya masih banyak yang perlu dilakukan di Oman - mereka perlu mengetahui apa yang mengandungi biosfera gelap, panas dan tersembunyi di bawah kaki mereka.
Douglas Fox
