Los científicos del Deep Carbon Observatory (DCO) están transformando nuestra comprensión de la vida en las profundidades de la Tierra, y tal vez en otros mundos. Sus descubrimientos sugieren que podría existir vida abundante en la subsuperficie de otros planetas y lunas, incluso donde las temperaturas son extremas y la energía y los nutrientes son escasos. También descubrieron que toda la vida oculta en la Tierra profunda contiene cientos de veces más carbono que toda la humanidad, y que la biosfera profunda es casi el doble del volumen de todos los océanos de la Tierra.
"Los modelos existentes del ciclo del carbono ... siguen siendo un trabajo en progreso". - Dr. Mark Lever, Comité Directivo de la Comunidad DCO Deep Life ".
El DCO no es una instalación, sino un grupo de más de 1,000 científicos de 52 países, incluidos geólogos, químicos, físicos y biólogos. Se están acercando el final de un proyecto de 10 años para investigar cómo el Ciclo Profundo del Carbono afecta a la Tierra. El 90% del carbono de la Tierra está dentro del planeta, y el DCO es nuestro primer esfuerzo para comprenderlo realmente.
El DCO es un esfuerzo global. Equipos de científicos han explorado algunas de las minas más profundas de la Tierra, perforado más profundamente en el fondo del océano que nunca antes, y escudriñando los volcanes en sus esfuerzos por comprender el profundo ciclo del carbono de la Tierra. Y aún no han terminado.
Han descubierto un mundo subterráneo extraño que contiene entre 245 y 385 veces más carbono que toda la humanidad. Según el DCO, el 70% de las bacterias y arqueas de la Tierra viven bajo tierra, y existen en el subsuelo más profundo conocido. Y algunos de ellos son zombies.
Algunos de ellos existen en entornos que son extremadamente bajos en energía y nutrientes. Apenas crecen y gastan sus recursos disponibles en mantenerse, en lugar de reproducirse. Estas bacterias "zombis" pueden vivir durante millones de años sin reproducirse, un descubrimiento sorprendente con implicaciones para la historia de la vida en la Tierra y la existencia de vida en otros mundos.
Para una mirada más profunda al trabajo del DCO, hablé con el Dr. Mark Lever, un Geomicrobiólogo y profesor del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich. El Dr. Lever también está en el Comité Directivo de la Comunidad de Vida Profunda de DCO, y nos da más información sobre el trabajo de DCO, lo que depara el futuro y cuáles son las implicaciones para la Búsqueda de Vida.
Lo que sigue son extractos de una entrevista por correo electrónico con el Dr. Lever sobre el Ciclo Profundo del Carbono y la vida en las profundidades de la Tierra.
UT: Sé que los científicos son reacios a especular demasiado, por una buena razón. Pero la revista Space es principalmente un sitio web de ciencia espacial, y sé que nuestros lectores se preguntarán cómo se relaciona este conocimiento con la Búsqueda de Vida en nuestro Sistema Solar. ¿Marte? Lunas de hielo? Otros mundos?
ML: “Se ha hablado mucho sobre el uso de las ideas fundamentales obtenidas del estudio del ciclo profundo del carbono de la Tierra para explorar la habitabilidad y el ciclo del carbono en otros planetas y lunas planetarias dentro de nuestro sistema solar. Similar al Planeta Tierra, que tiene una biosfera rica y vasta en sus rocas subsuperficiales y ambientes sedimentarios, estos planetas y sus lunas pueden tener una biosfera prolífica y diversa debajo de sus superficies frecuentemente inhabitables ".
"... nuestro planeta podría llegar a ser ... el campo de pruebas perfecto para las tecnologías que permitirán el descubrimiento y el estudio detallado de la vida en otros lugares de nuestro sistema solar y más allá". - Dr. Mark Lever.
“Muchas de las tecnologías utilizadas para explorar la vida profunda en la Tierra, incluidas las tecnologías de perforación que brindan acceso a muestras libres de contaminación desde kilómetros debajo del fondo marino o desde debajo de formaciones de hielo antártico profundo, y las sofisticadas herramientas e instrumentos de monitoreo automatizados que se han desarrollado , será esencial para explorar estos sistemas extraterrestres ".
"Nuestro planeta podría resultar, en parte patrocinado por el DCO, el campo de pruebas perfecto para las tecnologías que permitirán el descubrimiento y el estudio detallado de la vida en otros lugares de nuestro sistema solar y más allá".
“También creo que los conocimientos científicos son relevantes para el descubrimiento y descubrimiento de la vida en otros planetas. Uno de los principales focos de investigación del Deep Carbon Observatory es identificar los límites de la vida y el ciclo biológico del carbono en la Tierra. ¿Qué variables determinan dónde puede existir o no la vida en la Tierra? Everett Shock ha acuñado acertadamente el término "franja biótica" para describir ese límite imaginario en condiciones ambientales que separa lo habitable de lo no habitable ".
“El interior de la Tierra es un lugar muy prometedor para explorar esta franja biótica, debido a la amplia gama de condiciones en términos de temperatura, pH, presión, espacio de poros, concentraciones de nutrientes y disponibilidad de energía que se pueden encontrar allí. Varias expediciones (DCO) han logrado perforar sedimentos profundos y formaciones rocosas y han podido documentar cómo la biomasa y la abundancia de vida disminuye gradualmente hasta que la vida está cerca o por debajo del límite de detección ".
"Si la vida en cuerpos extraterrestres comparte la misma bioquímica o una bioquímica similar a la vida en la Tierra, es probable que una comprensión de lo que controla y limita la distribución de la vida en la Tierra sea relevante para estos otros cuerpos extraterrestres".
“En términos de cuerpos planetarios que hemos comenzado a explorar con mayor detalle, nuestro tamaño de muestra actual es 1. La medida en que nuestras interpretaciones son correctas o incluso universales solo puede determinarse estudiando cuerpos planetarios adicionales más allá del que estamos viviendo actualmente. en."
UT: ¿Este nuevo conocimiento del ciclo del carbono de la Tierra y de la biosfera profunda tendrá algún impacto en nuestra comprensión del cambio climático, no solo ahora sino en el pasado más profundo?
ML: “El objetivo del Deep Carbon Cycle ha sido mejorar la comprensión fundamental del ciclo del carbono desde la formación de la Tierra. La mayor parte de esta investigación es fundamentalmente relevante para los cambios climáticos actuales y pasados, ya que contribuye a una mejor comprensión de los factores que controlan los intercambios de carbono entre el "mundo de la superficie", la atmósfera, la hidrosfera y la capa más externa de la litosfera, y "Subsuperficie profunda", es decir, la mayor parte del planeta que se encuentra desde unos pocos metros hasta miles de kilómetros debajo de la capa más externa de la litosfera ".
"Incluso los cambios más pequeños en los intercambios de carbono entre la superficie y el mundo subterráneo tendrían consecuencias dramáticas para el clima de la Tierra, en cualquier momento a lo largo de su historia". - Dr. Mark Lever.
"Comprender estos intercambios es extremadamente importante para comprender los cambios climáticos pasados, contemporáneos y futuros, ya que la cantidad de carbono presente en el" mundo de la superficie "es probablemente solo una décima parte de la cantidad de carbono presente en los sedimentos subterráneos a nivel mundial, y tal vez solo la centésima millonésima parte de la cantidad de carbono presente en la corteza terrestre y el manto superior ".
"Incluso los cambios más pequeños en los intercambios de carbono entre la superficie y el mundo subterráneo tendrían consecuencias dramáticas para el clima de la Tierra, en cualquier momento a lo largo de su historia".
UT: ¿Podría la biosfera profunda haber jugado un papel en la recuperación de la Tierra de eventos de extinción como la extinción del Pérmico-Triásico? Esa es una gran pregunta, pero ¿hay alguna manera de entender la biosfera profunda en el pasado y cómo puede haber cambiado con el tiempo?
ML: “El vínculo más directo que puedo ver con la extinción Pérmico-Triásico va en la otra dirección: hay evidencia de que, al mismo tiempo, ya sea relacionado con grandes impactos meteóricos o no, hubo un aumento en la liberación de metano de hidratos de metano, es decir, "hielo de metano" que se forma a baja temperatura y a alta presión en el fondo marino ".
“La mayor parte del metano, y el hidrato de metano, que está presente en el fondo marino probablemente sea producido por microorganismos que viven a metros de cientos de metros debajo del fondo marino. La liberación abrupta de grandes cantidades del potente gas metano de efecto invernadero, que fue producido en gran medida por microorganismos de la biosfera profunda, puede haber contribuido a la extinción del Pérmico-Triásico ".
“Hay microorganismos en los océanos que comen metano y respiran oxígeno. Cuando aumentó la cantidad de metano disuelto, estos microorganismos pueden haber usado todo el oxígeno disuelto en partes de los océanos y han contribuido a la extinción de muchos animales marinos que requieren oxígeno disuelto para respirar y sobrevivir ".
UT: Sigo pensando en la biosfera profunda como una especie de "bóveda" para el material genético terrestre, una especie de protección involuntaria. ¿Crees que hay alguna precisión en esa idea?
ML: "Me gusta mucho el concepto de" bóveda ", y creo que tiene sentido porque ciertos tipos de ambientes del interior de la Tierra, p. Las rocas ultramáficas, la corteza basáltica, probablemente han permanecido bastante similares desde el origen de la vida hace aproximadamente cuatro mil millones de años ".
"La idea de" bóveda "microbiana probablemente se aplica principalmente a los organismos vivos, que tienen mecanismos para reparar su información genética, es decir, ADN y ARN".
"Parece poco probable que podamos recuperar secuencias genéticas intactas de los primeros organismos vivos de la Tierra en la biosfera profunda". - Dr. Mark Lever, DCO.
“El ADN y el ARN son excelentes fuentes de energía y nutrientes para muchos microorganismos, y estos se degradan rápidamente si se liberan al medio ambiente. También se destruyen por reacciones químicas espontáneas, que ocurren incluso dentro de las células vivas. Las células vivas pueden detectar la mayoría de estas mutaciones espontáneas, repararlas y, de este modo, mantener intacta la información genética que les permite mantenerse con vida. Sin embargo, el ADN o ARN de organismos muertos no se repara ".
"Pequeñas cantidades de secuencias de ADN o ARN relativamente intactas pueden conservarse en hábitats subsuperficiales durante períodos de tiempo de miles de años, o algunas veces unos pocos millones de años, pero posiblemente no más allá de eso. Parece poco probable que alguna vez podamos recuperar secuencias genéticas intactas de los primeros organismos vivos de la Tierra en la biosfera profunda ".
UT: El DCO ha hecho algunos descubrimientos impresionantes. ¿Qué sigue para el DCO y cuál cree que será la dirección para futuras investigaciones sobre la biosfera profunda?
ML: "El período de financiación del DCO a través de la Fundación Alfred P. Sloan llegará a su fin en el otoño de 2019. Una gran conferencia final se llevará a cabo en la Academia Nacional de Ciencias en Washington DC el próximo octubre, en el que los 10 años de existencia del DCO se celebrarán y se explorarán las direcciones futuras para la ciencia profunda relacionada con el carbono ".
“Hay muchos debates entre los científicos de DCO sobre las formas de mantener esta comunidad diversa e interdisciplinaria de geofísicos, geólogos, geoquímicos y microbiólogos. Un evento que nos mantendrá unidos es una conferencia de investigación de Gordon con el tema "Deep Carbon Science", que tuvo lugar por primera vez en el verano de 2018 y, debido a su gran éxito, está programada para ocurrir cada dos años a partir de ahora. "
“Una dirección importante es la importancia de los terremotos para apoyar la biosfera profunda. Los terremotos crean un nuevo hábitat para los microorganismos al fracturar la corteza terrestre y permitir que los microbios colonicen estas fracturas y accedan a las fuentes de energía derivadas de las rocas, como el hierro reducido. Los terremotos también bombean fluidos de fuentes profundas que son ricos en sustratos de energía microbiana, como hidrógeno o metano, desde el interior de la Tierra inhabitable hasta zonas habitables menos profundas y, por lo tanto, pueden permitir que la vida profunda prolifere en los ciclos de auge y caída en regiones sísmicamente activas. "
UT: ¿Cuál crees personalmente que es el descubrimiento más emocionante que viene del DCO?
"... la ventana de oportunidad para los descubrimientos científicos fundamentales sobre el ciclo del carbono de la Tierra sigue siendo enorme". - Dr. Mark Lever, DCO.
“Para mí, el hallazgo más emocionante es quizás que el flujo volcánico de CO2 a la atmósfera es el doble de lo que se pensaba anteriormente. Este hallazgo, junto con muchos otros del DCO, muestra cómo los modelos existentes del ciclo del carbono, en particular con respecto a los intercambios de carbono entre la superficie y el mundo subterráneo, siguen siendo un trabajo en progreso. En consecuencia, la ventana de oportunidad para los descubrimientos científicos fundamentales sobre el ciclo del carbono de la Tierra sigue siendo enorme ".
- Sitio web de Deep Carbon Observatory
- Sitio web del Centro de Investigaciones de la Biosfera de Energía Oscura
- Comunicado de prensa de DCO: La vida en la Tierra Profunda es de 15 a 23 mil millones de toneladas de carbono, cientos de veces más que los humanos
