CP v2

Tag: Astrobiologija

  • Antarktidos Kruvinieji kriokliai atskleidė paslaptį: lede rasta daugiau nei milijono metų gyvybės pėdsakų

    Antarktidos Kruvinieji kriokliai atskleidė paslaptį: lede rasta daugiau nei milijono metų gyvybės pėdsakų

    Antarktidoje esantys vadinamieji Kruvinieji kriokliai jau daugiau nei šimtmetį glumina mokslininkus: iš Tayloro ledyno ištekantis vanduo nusidažo ryškiai rūdžių raudonumo spalva, tarsi ledas kraujuotų. Ilgą laiką manyta, kad neįprastą atspalvį galėjo sukelti dumbliai, tačiau vėliau paaiškėjo, kad spalvą lemia geležies gausi sūrymo srovė.

    Šis sūrus vanduo veržiasi iš po storų ledo sluoksnių, o jam susidūrus su oru ištirpusi geležis oksiduojasi ir nusėda rausvai rudomis nuosėdomis. Būtent todėl susidaro įspūdis, kad iš ledyno teka kraujo spalvos srovė, nors iš tiesų tai cheminė reakcija, susijusi su geležies junginiais.

    Naujausi tyrimai sustiprino hipotezę, kad po ledynu slypintis sūrymas yra senovinio jūrinio vandens likutis, kadaise buvęs susijęs su vandenynu. Mokslininkai ištyrė 167 vandens, nuosėdų ir oro mėginius iš Kruvinųjų krioklių ir kitų McMurdo sausųjų slėnių vietų, pasitelkdami modernias genetines analizės metodikas.

    Rezultatai parodė aiškų skirtumą: mėginiuose iš Kruvinųjų krioklių aptikta gerokai daugiau jūrinės kilmės organizmų nei kitose tirtose teritorijose. Ypač išsiskyrė eukariotai, tai yra organizmai, kurių ląstelės turi branduolį, o dalies jų genetiniai pėdsakai buvo artimi vandenynuose gyvenančioms rūšims.

    Toks pasiskirstymas svarbus dar ir todėl, kad jis silpnina versiją apie šiuolaikinį mikroorganizmų pernešimą vėjais. Jei jūriniai organizmai būtų atkeliaujantys iš kitur, jų pėdsakai regione turėtų būti tolygesni, tačiau oro mėginiuose jūrinės kilmės organizmų rasta tik menkai.

    Remiantis tyrėjų interpretacija, labiausiai tikėtina, kad mikroorganizmai šiame sūryme buvo įkalinti dar prieš tai, kai teritoriją galutinai uždengė ledynas. Skaičiavimai leidžia manyti, kad izoliuotas vandens telkinys po Tayloro ledynu galėjo būti atskirtas daugiau nei prieš 1 000 000 metų, kai jūrų lygis buvo aukštesnis, o Antarktidos pakrantės ir ledynų ribos atrodė kitaip.

    Mokslininkams tai yra natūrali laboratorija, leidžianti suprasti, kaip gyvybė prisitaiko prie kraštutinių sąlygų. Poledinis ekosistemų pasaulis čia egzistuoja beveik be šviesos, esant dideliam druskingumui, žemai temperatūrai ir ribotam deguonies kiekiui, todėl mikroorganizmai energiją gali gauti ne iš fotosintezės, o iš cheminių reakcijų.

    Tokios aplinkos domina ir astrobiologus, nes panašios sąlygos teoriškai galėtų egzistuoti po ledu kituose Saulės sistemos kūnuose. Vis dėlto tyrėjai pabrėžia, kad klausimų lieka: dar neaišku, kada tiksliai sūrymas buvo atskirtas nuo vandenyno, kokio dydžio yra visas poledinis rezervuaras ir kaip plačiai paplitę skirtingi mikroorganizmų tipai.

    Artimiausiu metu tikimasi detalesnių genetinių tyrimų ir tikslesnio požeminio vandens sistemų kartografavimo, kad būtų galima patikimiau atkurti šio išskirtinio reiškinio istoriją. Kuo geriau bus suprastas poledinis Antarktidos pasaulis, tuo daugiau atsakymų jis gali duoti ne tik apie Žemės praeitį, bet ir apie gyvybės ribas apskritai.

  • Pragręžė daugiau nei kilometrą vandenyno dugno: aptiko sistemą, maitinančią Prarastą miestą

    Pragręžė daugiau nei kilometrą vandenyno dugno: aptiko sistemą, maitinančią Prarastą miestą

    Mokslininkai, vykdydami tarptautinę programą International Ocean Discovery Program, Atlanto vandenyne atliko daugiau nei kilometro gylio gręžinį ir atskleidė plačią kanalų bei plyšių sistemą. Ji, kaip rodo naujausi duomenys, jau dešimtis tūkstančių metų tiekia karštus skysčius į neįprastą hidroterminių šaltinių lauką, vadinamą Prarastu miestu.

    Gręžinys atliktas Atlanto masyve netoli Vidurio Atlanto kalnagūbrio, kur vandenyno plutoje atsidengia gilesni Žemės mantijos uolienų sluoksniai. Ekspedicija iškėlė itin ilgą nenutrūkstamą mantijos uolienų šerdį, o tai leido tiksliau įvertinti, kaip skysčiai juda giliai po vandenyno dugnu.

    Kas maitina Prarastą miestą?

    Tyrėjai nustatė, kad uolienas raižo mikroplyšiai ir kanalai, kuriais ilgą laiką cirkuliavo jūros vanduo. Patekęs gilyn, jis reaguoja su olivino turtingomis peridotitų uolienomis, o ši cheminė transformacija, vadinama serpentinizacija, išskiria šilumą ir pagamina vandenilį bei metaną.

    Vėliau šilti, chemiškai prisotinti skysčiai grįžta į jūros dugną ir formuoja šviesius karbonatinius kaminus. Skirtingai nei dauguma hidroterminių sistemų, kurias „varo“ vulkaninė šiluma ir labai karšti, metalų prisotinti tirpalai, Prarastame mieste pagrindinis energijos šaltinis yra būtent uolienų ir vandens reakcijos.

    Kuo ši vieta išskirtinė?

    Prarasto miesto skysčių temperatūra paprastai siekia apie 40–90 laipsnių Celsijaus, jie yra stipriai šarminiai ir turi daug vandenilio bei metano. Tokios sąlygos sukuria išskirtinę terpę mikroorganizmams, kurie geba naudoti cheminę energiją, o ne saulės šviesą.

    Skaičiuojama, kad ši hidroterminė sistema veikia bent 120 000 metų, todėl laikoma viena ilgiausiai nenutrūkstamai aktyvių žinomų sistemų Žemėje. Naujos uolienų ir skysčių analizės leido pirmą kartą nuosekliai atsekti, kaip skysčiai keliauja nuo gilesnių mantijos zonų iki paviršiuje matomų kaminų.

    Kodėl tai svarbu gyvybės paieškoms?

    Atradimas svarbus ne tik geologijai, bet ir astrobiologijai, nes serpentinizacijos metu susidarantys vandenilis ir paprasti anglies junginiai gali būti „kuras“ sudėtingesnėms organinėms molekulėms. Dalis mokslininkų mano, kad panašios aplinkos galėjo prisidėti prie ankstyviausių gyvybės formų atsiradimo Žemėje.

    Be to, analogiški procesai teoriškai galėtų vykti po ledine Jupiterio palydovo Europos ar Saturno palydovo Encelado pluta, kur, kaip rodo misijų duomenys, gali būti skysto vandens ir uolienų sąlytis. Todėl tokie gręžiniai ir detali chemijos analizė padeda geriau suprasti, kokių gyvybės „parašų“ reikėtų ieškoti kitur Saulės sistemoje.

  • 1977-ųjų atradimas Galapagų gelmėse: kaip hidroterminiai šaltiniai pakeitė požiūrį į gyvybę

    1977 metais JAV jūrų geologų komanda prie Galapagų rifto Ramiajame vandenyne nusileido į maždaug 2 500 metrų gylį ir aptiko tai, ko tuo metu beveik niekas nesitikėjo: klestinčią gyvybę visiškoje tamsoje. Ekspedicija buvo planuota kaip geologinė, todėl laive net nebuvo biologų.

    Tyrėjai ieškojo hidroterminės veiklos požymių, nes vandens temperatūros matavimai rodė, kad iš jūros dugno gali kilti šiltesnės srovės. Tačiau išryškinus nuotraukas, vietoje „tuščio“ dugno pasirodė didelių baltų moliuskų sankaupos ir kitos gyvybės židiniai.

    Nusileidę arčiau, mokslininkai pamatė tankius maždaug 30 centimetrų ilgio moliuskų telkinius, midijų laukus, aklų baltų krabų judėjimą tarp jų, pavienes aktinijas ir žuvis. Ypatingą įspūdį paliko aukšti balti vamzdeliai, kuriuose gyveno kirmėlės su ryškiai raudonais plunksniškais audiniais.

    Vėlesni tyrimai parodė, kad hidroterminių šaltinių vanduo buvo prisotintas sieros vandenilio. Tai tapo raktu paaiškinant, kaip tokios ekosistemos gali egzistuoti ten, kur nepasiekia saulės šviesa.

    Paaiškėjo, kad čia pagrindą maisto grandinei sudaro ne fotosintezė, o chemosintezė. Chemoautotrofinės bakterijos oksiduoja sieros vandenilį ir iš šios cheminės reakcijos gaunamą energiją naudoja organinėms medžiagoms sintetinti iš anglies dioksido ir vandens.

    Tai reiškia, kad ekosistema remiasi chemine energija, o ne šviesa, todėl gali veikti visiškoje tamsoje. Būtent šis principas ir pakeitė biologijos vadovėliuose ilgai dominavusią nuostatą, kad beveik visa sudėtinga gyvybė Žemėje galų gale priklauso nuo Saulės.

    Dar vienas lūžis įvyko tada, kai mokslininkai ėmė aiškintis, kaip iš chemosintetinių bakterijų „produkto“ maitinasi didesni gyvūnai. 1981 metais buvo aprašytas mechanizmas, paaiškinęs, kodėl kai kurie vamzdiniai kirminai išvis neturi burnos ir virškinamojo trakto.

    Buvo nustatyta, kad jų kūne yra specialus organas, vadinamas trofosoma, kuriame gyvena simbiotinės chemosintetinės bakterijos. Kirminai aprūpina bakterijas sieros vandeniliu ir deguonimi iš aplinkinio vandens, o mainais gauna bakterijų pagamintų organinių junginių.

    Vėliau panašūs simbiozės modeliai aprašyti ir kitoms hidroterminių šaltinių rūšims, įskaitant kai kuriuos moliuskus ir midijas. Tai parodė, kad chemosinteze paremti santykiai gali kurti stabilias, įvairias bendrijas, o ne būti trumpalaikė išimtis.

    Galapagų rifto atradimas laikomas vienu svarbiausių XX amžiaus pabaigos biologijos įvykių, nes įrodė, kad Žemėje egzistuoja autonomiškos ekosistemos, galinčios ilgai gyvuoti be saulės šviesos. Tai išplėtė ir mokslinį supratimą apie ribines sąlygas, kuriose gali egzistuoti gyvybė.

    Ši idėja tapo svarbi ir astrobiologijai, nes paskatino svarstyti, ar panašios chemosinteze paremtos ekosistemos galėtų egzistuoti po ledu esančiuose vandenynuose, pavyzdžiui, Jupiterio palydove Europoje ar Saturno palydove Encelade. Jei ten yra skysto vandens, energijos šaltinių ir reikalingų cheminių medžiagų, teorinis „scenarijus“ gyvybei nebėra vien tik susijęs su žvaigždės šviesa.

    Šiandien hidroterminiai šaltiniai tebėra aktyviai tiriami: mokslininkai ieško naujų rūšių, analizuoja ekstremalioms sąlygoms prisitaikiusių organizmų biologiją ir vertina, kaip tokios bendrijos veikia anglies bei sieros apytaką vandenynuose. 1977 metų radinys tapo atskaitos tašku, parodžiusiu, kad gyvybė gali būti kur kas išradingesnė, nei buvo manoma.