Слабые землетрясения в Йеллоустоне пробудили скрытую жизнь в глубинах планеты

Исследовательская группа под руководством Эрика Бойда изучила, как серия слабых землетрясений 2021 года повлияла на сообщества микробов, обитающих глубоко под Йеллоустонским вулканическим плато. Эти микроорганизмы живут в системах горных пород и воды, куда никогда не проникает солнечный свет. Вместо фотосинтеза они зависят от химических реакций, происходящих при движении воды через трещиноватые породы. Эта химия обеспечивает энергию, поддерживающую множество форм подземной жизни.

Землетрясения могут преобразовывать эту среду несколькими способами. Сотрясения могут вскрывать новые поверхности пород, высвобождать ранее запечатанные флюиды и перенаправлять потоки воды в недрах. Каждый из этих эффектов может создавать новые химические реакции, которые, в свою очередь, изменяют типы энергии, доступные микробным сообществам. Авторы называют этот сдвиг в доступных ресурсах изменением химического «меню», которым могут пользоваться микробы.

Чтобы понять, как сейсмическая активность повлияла на эту скрытую экосистему, исследователи собрали пробы воды из скважины глубиной почти 100 метров, расположенной на западной окраине Йеллоустоунского озера. Они отбирали пробы пять раз в течение 2021 года, что дало им редкую возможность увидеть, как условия менялись как сразу после событий, так и в последующие месяцы.

Анализы этих проб показали заметное увеличение содержания водорода, сульфидов и растворенного органического углерода после землетрясений. Эти соединения служат важными источниками энергии для многих подповерхностных организмов. По мере изменения химического состава воды команда также зафиксировала увеличение количества планктонных клеток, что говорит о присутствии в водной толще большего числа микробов, чем прежде. Эта комбинация химических и биологических изменений указывает на то, что рой землетрясений временно усилил ресурсы, доступные глубинной микробной жизни.

Помимо увеличения числа клеток, Бойд и его коллеги заметили, что со временем менялись и типы присутствующих микробов. Этот результат примечателен, потому что сообщества подземных микробов в континентальных водоносных горизонтах часто считаются относительно стабильными. В отличие от них, йеллоустоунская система отреагировала на импульс сейсмической энергии быстро и заметно.

Согласно авторам, кинетическая энергия, связанная с землетрясениями, может влиять как на химический состав, так и на биологическую структуру флюидов водоносного горизонта. Их выводы предполагают, что даже небольшие сейсмические события могут вызывать значительные экологические сдвиги под землей.

Процессы, наблюдавшиеся в йеллоустоунской скважине, возможно, не уникальны. Многие регионы мира регулярно испытывают сейсмическую активность, которая может аналогичным образом преобразовывать подземные запасы энергии. Если этот механизм широко распространен, это может помочь объяснить, как микробная жизнь сохраняется в глубоких и изолированных средах.

Команда также отмечает, что такие же базовые динамические процессы могут происходить и на других каменистых планетах, содержащих воду. Если землетрясения или подобные геологические движения могут обновлять химические ресурсы под поверхностью, это расширяет возможные места обитания для микробов на таких мирах, как Марс.

Йеллоустонская кальдера — одна из крупнейших вулканических систем в мире, и её подземные гидротермальные системы являются домом для экстремофилов — организмов, способных выживать в экстремальных условиях. Изучение таких сред помогает астробиологам в поисках жизни на других планетах.