Группа исследователей из Высшей школы океанографии Университета Род-Айленда и их коллеги обнаружили, что многочисленные микробы, живущие в древних отложениях под морским дном, поддерживаются в основном химическими веществами, созданными естественным облучением молекул воды.

Команда обнаружила, что создание этих химических веществ значительно усиливается минералами в морских отложениях. В отличие от общепринятого представления о том, что жизнь в донных отложениях питается продуктами фотосинтеза, экосистема, питаемая облучением воды, начинается всего в нескольких метрах под морским дном в большей части открытого океана. Этот мир, подпитываемый радиацией, является одной из самых больших по объему экосистем Земли.

Исследование было опубликовано сегодня в журнале Nature Communications.

"Эта работа дает важный новый взгляд на доступность ресурсов, которые подповерхностные микробные сообщества могут использовать для поддержания себя. Это фундаментально для понимания жизни на Земле и ограничения обитаемости других планетных тел, таких как Марс", - сказала Жюстин Соваж, ведущий автор исследования и аспирант Гетеборгского университета, который проводил исследование в качестве докторанта в URI.

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 УРИ и соавтор исследования, сказал, что полученные молекулы становятся основным источником пищи и энергии для микробов, живущих в отложениях.

"Морской осадок фактически усиливает производство этих полезных химических веществ", - сказал он. "Если у вас одинаковое количество облучения в чистой воде и во влажном осадке, вы получаете гораздо больше водорода из влажного осадка. Осадок делает производство водорода гораздо более эффективным."

Почему этот процесс усиливается во влажном осадке, неясно, но Д'Хондт предполагает, что минералы в осадке могут "вести себя как полупроводник, делая процесс более эффективным."

Эти открытия стали результатом серии лабораторных экспериментов, проведенных в Ядерном научном центре Род-Айленда. Соваж облучал флаконы с влажными осадками из различных мест Тихого и Атлантического океанов, собранные Комплексной программой океанского бурения и американскими исследовательскими судами. Она сравнила производство водорода с аналогично облученными флаконами морской и дистиллированной воды. Осадок усиливал результаты в 30 раз.

"Это исследование представляет собой уникальную комбинацию сложных лабораторных экспериментов, интегрированных в глобальный биологический контекст",-сказал соавтор исследования Артур Спивак, профессор океанографии URI.

Последствия этих выводов весьма значительны.

"Если вы можете поддерживать жизнь в подповерхностных морских отложениях и других подповерхностных средах от естественного радиоактивного расщепления воды, то, возможно, вы можете поддерживать жизнь таким же образом в других мирах", - сказал Д'Хондт. "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 марсианских недрах, вы потенциально сможете поддерживать жизнь на тех же уровнях, что и в морских отложениях."

Соваж добавил: "Это особенно актуально, учитывая, что марсоход "Настойчивость" только что приземлился на Марсе с целью сбора марсианских пород и характеристики его обитаемой среды."

Д'Хондт сказал, что выводы исследовательской группы также имеют последствия для атомной промышленности, в том числе для того, как хранятся ядерные отходы и как управляются ядерные аварии. "Если вы храните ядерные отходы в осадочных породах или горных породах, они могут генерировать водород и окислители быстрее, чем в чистой воде. Этот естественный катализ может сделать эти системы хранения более коррозийными, чем это обычно осознается", - сказал он.

Следующие шаги исследовательской группы будут заключаться в изучении влияния производства водорода путем радиолиза в других средах на Земле и за ее пределами, включая океаническую кору, континентальную кору и подповерхностные слои Марса. Они также будут стремиться углубить понимание того, как живут, взаимодействуют и эволюционируют подповерхностные микробные сообщества, когда их первичный источник энергии получается из естественного радиолитического расщепления воды.

ИСТОЧНИК