В Антарктиде обнаружен горячий источник энергии... и жизни: Как метан из недр питает микробов и намекает на иные миры
Антарктида. Бескрайнее ледяное плато, сковывающее целый континент. На поверхности — царство экстремального холода, ветра и, казалось бы, почти полного отсутствия жизни. Но что скрывается под километрами этой ледяной брони? Ученые давно подозревали, что подледниковый мир Антарктиды далеко не так безжизненен, как кажется. И недавнее открытие проливает свет на еще один, довольно неожиданный источник энергии, который может поддерживать там целые микробные экосистемы — горячий метан, поднимающийся из глубин Земли.
Не просто холодный газ: два лица антарктического метана
Мы уже знали, что метан подо льдами Антарктиды есть. Его находили растворенным в воде подледниковых озер, таких как знаменитое озеро Восток, и в образцах донных отложений. Были обнаружены и микроорганизмы, которые этим метаном питаются. Долгое время считалось, что основной источник этого газа — биологический. Проще говоря, другие микробы в верхних слоях осадочных пород медленно перерабатывают древнюю органику (остатки растений и животных, погребенных подо льдом миллионы лет назад) и выделяют метан как побочный продукт своей жизнедеятельности. Это вполне стандартный процесс, идущий во многих бескислородных средах на Земле.
Однако исследование под руководством Гэвина Пиччионе из Университета Брауна показало: у антарктического метана есть и другое, «горячее» лицо. Ученые проанализировали образцы гравия, которые ледник, двигаясь, буквально «выцарапал» из-под себя и вынес на поверхность в районе гор в Восточной Антарктиде. Получить такие образцы — огромная удача, ведь пробурить километры льда невероятно сложно и дорого.
Химические детективы и горячие улики
Что же рассказал этот гравий? Ключ к разгадке лежал в изотопах углерода — своего рода химических «отпечатках пальцев» вещества, показывающих его происхождение. Анализ минералов внутри гравия (конкретно, карбонатов, которые образуются при участии метана) выявил необычный изотопный состав. Он указывал, что метан, из которого сформировались эти минералы, возник при температуре около 20°C.
Двадцать градусов Цельсия! В подледниковом мире Антарктиды, где температура воды обычно колеблется около нуля или даже ниже, это, честно говоря, очень жарко. Такой нагрев никак не мог быть связан с обычной подледниковой средой. Вывод напрашивался сам собой: этот метан имеет не биологическое, а геотермальное происхождение. Он образуется глубоко под ледяным щитом, возможно, на глубине до километра в земной коре, где тепло земных недр медленно «пропекает» древние органические отложения. Затем этот теплый газ просачивается наверх, к основанию ледника.
Более того, химический состав самих минералов указал на то, что в их формировании активно участвовали анаэробные микробы (живущие без кислорода), которые использовали этот геотермальный метан как источник энергии. Получается целая картина: глубинное тепло рождает метан, он поднимается, и им питаются микроорганизмы, создавая скрытые «оазисы» жизни.
Почему это важно? Два взгляда: земной и космический
Это открытие имеет сразу несколько важных следствий.
Во-первых, оно меняет наше представление о самой Антарктиде. Если существует значительный источник геотермального метана, то общие оценки количества этого газа под ледяным щитом, вероятно, сильно занижены. Как отмечает Брент Кристнер из Университета Флориды (не участвовавший в исследовании), это может существенно расширять потенциальную зону обитаемости под ледником. В условиях вечной темноты и холода, где нет фотосинтеза, любой доступный источник химической энергии — на вес золота. Геотермальный метан — это как раз такой источник, причем довольно обильный. Возможно, подледниковая биосфера Антарктиды гораздо богаче и разнообразнее, чем мы думали.
Во-вторых, и это, пожалуй, самое интригующее, антарктические «горячие» метановые источники — это потрясающий земной аналог для поиска жизни на других планетах. В первую очередь, на ледяных спутниках планет-гигантов, таких как Европа (спутник Юпитера) или Энцелад (спутник Сатурна). Под их ледяной корой, как предполагают ученые, скрываются огромные океаны жидкой воды. Солнечный свет туда не проникает, но там вполне может быть геотермальная активность, вызванная гравитационным влиянием гигантских планет. Если в этих подледных океанах есть гидротермальные источники или выходы метана, подобные антарктическим, они могли бы стать колыбелью для внеземной жизни, основанной не на фотосинтезе, а на хемосинтезе — получении энергии из химических реакций.
Антарктида дает нам уникальную возможность изучить такую экосистему здесь, на Земле. Понять, какие микроорганизмы могут выживать в подобных условиях, как они адаптируются, какие следы их жизнедеятельности мы можем обнаружить. Все это — бесценные подсказки для будущих миссий к ледяным лунам.
Что дальше?
Открытие геотермального метана под Антарктидой — это не просто добавление еще одной детали к сложной картине подледникового мира. Это потенциальное расширение границ известной нам биосферы Земли и, одновременно, окно в возможные обитаемые миры далеко за ее пределами. Конечно, вопросов остается много. Насколько широко распространены такие геотермальные источники? Насколько велики и активны микробные сообщества, которые они поддерживают? Ответы на эти вопросы потребуют новых, еще более сложных исследований в одном из самых негостеприимных мест на нашей планете. Но игра, безусловно, стоит свеч. Ведь каждое такое открытие приближает нас к пониманию того, как зарождается и поддерживается жизнь — здесь, на Земле, и, возможно, где-то еще во Вселенной.
