Fino ai primi anni '90 nessuno sospettava quanto potesse essere attiva la vita degli abitanti delle profondità della terra. Gli scienziati ora credono che i microbi che vivono nel sottosuolo possano aver contribuito a modellare i continenti, rilasciare ossigeno e dare la vita come la conosciamo. Atlantic Magazine esplora come lo studio di questi microrganismi sul nostro pianeta potrebbe aiutare a rilevare la vita nello spazio, come Marte.
Vivono migliaia di metri sotto la superficie della Terra. Si nutrono di idrogeno ed emettono metano. E sono in grado di cambiare il nostro mondo in modo più radicale di quanto possiamo immaginare.
Alexis Templeton ricorda il 12 gennaio 2014 come il giorno in cui l'acqua è esplosa. Una bottiglia di vetro Pyrex chiusa ermeticamente e piena d'acqua esplose come un palloncino.
Templeton stava guidando il suo Land Cruiser sulla superficie accidentata e rocciosa della valle di Wadi Lawayni, un'ampia fascia che tagliava le montagne dell'Oman. Parcheggiò la sua auto su una piattaforma di cemento che si affacciava sul punto in cui era stato recentemente perforato un pozzo d'acqua. Templeton aprì il coperchio di questo pozzo e abbassò la bottiglia nelle sue cupe profondità, sperando di ottenere campioni d'acqua da una profondità di circa 260 metri.
La valle del Wadi Lavaini è circondata da picchi rocciosi di colore marrone cioccolato, queste rocce sono dure come la ceramica, ma sono arrotondate e pendenti, più simili a antichi mattoni fatti di fango. Questo frammento dell'interno della Terra, delle dimensioni dello stato del West Virginia, è stato spremuto in superficie dalla collisione delle placche tettoniche milioni di anni fa. Queste rocce esotiche - rappresentano anomalie sulla superficie terrestre - hanno fatto arrivare Templeton in Oman.
Subito dopo aver sollevato la bottiglia d'acqua dalle profondità del pozzo, si è spalancata sotto pressione interna. L'acqua schizzava dalle fessure e sfrigolava come soda. Il gas che è esploso dentro di lei non era anidride carbonica, come nelle bibite analcoliche, ma idrogeno, un gas combustibile.
Templeton è un geobiologo presso l'Università del Colorado a Boulder, e questo gas è di particolare importanza per lei. "Gli organismi amano l'idrogeno", dice. Cioè, amano mangiarlo. Di per sé, l'idrogeno non può essere considerato una prova di vita. Tuttavia, suggerisce che le rocce sotto la superficie terrestre potrebbero essere esattamente dove la vita può prosperare.
Templeton è uno di un numero crescente di scienziati che credono che le profondità della Terra siano piene di vita. Secondo alcune stime, questa parte inesplorata della biosfera potrebbe contenere da un decimo a metà di tutta la materia vivente sulla Terra.
Video promozionale:
Gli scienziati hanno scoperto microbi che popolano le rocce granitiche a una profondità di circa due chilometri (6.000 piedi) nelle Montagne Rocciose, così come nelle rocce sedimentarie marine risalenti al tempo dei dinosauri. Hanno anche trovato minuscoli esseri viventi - vermi che sembrano artropodi di gamberetti, fanatici rotiferi - nelle miniere d'oro del Sud Africa a una profondità di 340 metri (11mila piedi).
Noi esseri umani tendiamo a vedere il mondo come una roccia solida ricoperta da un sottile strato di vita. Tuttavia, per scienziati come Templeton, il pianeta sembra più un cerchio di formaggio, i cui bordi densi vengono costantemente distrutti dai microbi in moltiplicazione che vivono nelle sue profondità. Queste creature mangiano da quelle fonti che non solo sembrano immangiabili, ma anche intangibili: stiamo parlando del decadimento atomico degli elementi radioattivi, del processo che si verifica a seguito della pressione delle rocce mentre affondano nelle profondità della Terra e della loro decomposizione, e anche, forse terremoti.
Templeton è venuto in Oman per trovare oasi nascoste di vita. Lo sfrigolio del gas idrogeno nel 2014 è stata una prova importante che era sulla strada giusta. Così Templeton ei suoi colleghi sono tornati in Oman lo scorso gennaio per perforare un pozzo fino a una profondità di 400 metri (1.300 piedi) e cercare di trovare gli abitanti di quelle profondità.
In una calda sera d'inverno, un rumore penetrante risuonò attraverso le distese bruciate dal sole della valle di Wadi Lavaina. Un bulldozer è apparso quasi al centro di questa valle. E di fronte a lui c'era un albero di perforazione in grado di ruotare a una velocità di diversi giri al minuto.
Una mezza dozzina di persone in elmetto - per lo più lavoratori indiani assunti da un'azienda locale - gestiva l'impianto. Templeton e una mezza dozzina di altri scienziati e studenti laureati stavano a diversi metri di distanza all'ombra di un baldacchino che ondeggiava nella brezza leggera. Tutti loro, chini sui tavoli, studiavano i campioni di roccia che gli operai portavano di sopra ogni ora circa.
Questo impianto è stato in funzione tutto il giorno ei campioni di terreno in arrivo hanno cambiato colore all'aumentare della profondità. I primi metri della roccia avevano una tinta arancione o gialla, indicando che l'ossigeno dalla superficie aveva trasformato il ferro contenuto nella roccia in minerali arrugginiti. A una profondità di 20 metri, le tracce di ossigeno sono scomparse, le pietre si sono scurite in un colore rosa-verdastro con venature nere.
"Una bella pietra," disse Templeton, accarezzando la superficie con la mano guantata di lattice. I suoi occhiali erano sollevati e poggiati su capelli biondo scuro, rivelando guance scurite da anni di lavoro sulle navi, sulle isole tropicali, alle latitudini dell'Artico e altrove. "Spero di vedere di più di questo tipo di materiale", ha detto.
Questa pietra nero-verdastra le ha fatto intravedere qualcosa che è quasi impossibile da vedere altrove sul nostro pianeta.
Questi campioni di roccia, portati in superficie da grandi profondità, si sono rivelati ricchi di ferro - ferro sotto forma di minerali che, di regola, non sopravvivono sulla superficie terrestre. Questo ferro sotterraneo è così chimicamente reattivo, tende a combinarsi con l'ossigeno così tanto che quando viene a contatto con l'acqua sotterranea, le molecole d'acqua si rompono. Estrae l'ossigeno dall'acqua e lascia dietro di sé l'idrogeno.
I geologi chiamano questo processo "serpentinizzazione" a causa delle tracce sinuose di minerali neri, verdi e bianchi che lascia. La serpentinizzazione di solito si verifica in luoghi inaccessibili all'uomo, anche a una profondità di diverse migliaia di metri sotto il fondo dell'Oceano Atlantico.
E qui, in Oman, le rocce situate nelle profondità della terra si avvicinano così tanto alla superficie che la serpentinizzazione avviene a poche centinaia di metri sotto i piedi. L'idrogeno che ha distrutto la bottiglia d'acqua Tempelton nel 2014 è stato un piccolo esempio del processo di serpentinizzazione; un pozzo d'acqua perforato diversi anni fa in questa regione ha prodotto così tanto idrogeno che c'era persino la minaccia di un'esplosione e, di conseguenza, il governo è stato costretto a concretizzarlo con urgenza.
L'idrogeno è una sostanza speciale. È stato utilizzato come uno dei propellenti per il lancio in orbita della navicella spaziale Apollo e delle navette, ed è uno degli elementi più energeticamente saturi che si trovano naturalmente sulla Terra. Questo lo rende un alimento importante per i microbi che esistono sotto la superficie terrestre.
Frammenti di roccia destinati alla ricerca geologica.
In totale, i microbi che vivono sotto le montagne nell'Oman orientale possono consumare tonnellate di idrogeno ogni anno, determinando una combustione lenta e controllata del gas, controllata con precisione dagli enzimi all'interno delle loro celle piene d'acqua.
Tuttavia, l'idrogeno è solo una metà dell'equazione per la vita: per produrre energia dall'idrogeno, i microbi hanno bisogno di qualcos'altro per bruciarlo, proprio come la razza umana è costretta a inalare ossigeno per elaborare il cibo. Il compito principale di Templeton è proprio quello di capire con cosa "respirano" i microbi a una tale profondità sotto la Terra, dove non c'è ossigeno.
Alle due del pomeriggio, un camioncino malconcio si dirige verso il sito di perforazione lungo una strada polverosa e fangosa. Dietro di lui ci sono - rigorosamente uno dopo l'altro - sei cammelli, le loro teste che ondeggiano al vento. Questi sono animali locali, sono legati con brevi guinzagli e si stanno dirigendo verso un nuovo pascolo situato da qualche parte in questa valle.
Templeton, dimenticandosi dei cammelli, gridò improvvisamente, non nascondendo la sua eccitazione: "Oro!" Indicò un campione di terra sul tavolo, oltre a un piccolo ammasso di cristalli di metallo giallo. La loro forma cubica ha aiutato a capire il suo piccolo scherzo: questi cristalli non erano il vero oro, ma l'oro degli sciocchi, che è anche chiamato pirite di ferro.
La pirite di ferro è composta da ferro e zolfo, e questo è uno dei minerali, detto anche "biogenico": la sua formazione è talvolta associata all'attività dei microbi. I cristalli stessi possono essere formati dai rifiuti che le cellule microbiche "espellono". Pertanto, la pirite può essere un sottoprodotto del metabolismo microbico, una possibilità che Templeton definisce "bella".
Tornata a casa in Colorado, darà a questi cristalli la stessa attenzione che un archeologo dedicherebbe a un mucchio di antiche immondizie romane. Li taglierà in pezzi trasparenti e li esaminerà al microscopio. Se la pirite è effettivamente un prodotto di cellule viventi, allora i microbi "possono probabilmente essere sepolti nei minerali". Spera di trovare i loro corpi fossilizzati.
Fino ai primi anni '90 nessuno sospettava quanto potesse essere attiva la vita degli abitanti delle profondità della terra. La prima prova è stata trovata nella roccia sotto il fondo del mare.
I geologi hanno notato da tempo che i gas vulcanici trovati nelle rocce basaltiche scure sono migliaia di metri sotto il livello del fondale marino, che spesso presenta depressioni e tunnel microscopici. "Non avevamo idea che questo potesse essere biologico", afferma Hubert Staudigel, vulcanologo dello Scripps Institute of Oceanography di La Jolla, in California.
Nel 1992, un giovane scienziato di nome Ingunn Thorseth dell'Università di Bergen in Norvegia ha suggerito che queste depressioni sono l'equivalente geologico della carie dentale: i microbi lo hanno incorporato nel vetro vulcanico consumando atomi di ferro. In effetti, Thorset scoprì ciò che poteva essere scambiato per cellule morte all'interno di queste depressioni nella roccia raccolte a tremila piedi sotto il fondo del mare.
Quando queste scoperte furono pubblicate, Templeton non stava ancora lavorando sul campo. Ha conseguito il master in geochimica nel 1996 e poi è andata a lavorare presso il Lawrence Berkeley National Laboratory in California, dove ha studiato la velocità con cui i microbi mangiano carburante per aviazione nel terreno in una ex base navale statunitense. Qualche anno dopo, per la sua tesi di dottorato presso la Stanford University, ha studiato come i microbi sotterranei metabolizzano piombo, arsenico e altri inquinanti durante il metabolismo.
Nel 2002, si è trasferita allo Scripps Lab per lavorare con il professore di biologia, Bradley Tebo e Staudigel, per studiare problemi simili, vale a dire come i microbi vivono nel ferro e altri metalli nel vetro di basalto che si trova nel fondale marino.
Nel novembre di quell'anno, sul ponte posteriore di una nave da ricerca nel centro dell'Oceano Pacifico, si arrampicò attraverso un portello nel sommergibile Pisces-IV delle dimensioni di un'auto e si tuffò nel fondo del mare. Terry Kerby, un pilota del Seabed Research Laboratory con sede nelle Hawaii, ha puntato l'imbarcazione verso il versante meridionale del Loihi Seamount, un vulcano sottomarino vicino alla Big Island delle Hawaii.
A 1.700 metri (5.600 piedi), il faro del sottomarino illuminava a malapena lo strano paesaggio sottomarino, un miscuglio confuso di quelli che sembravano sacchi della spazzatura ben imballati e ammucchiati in disordine in una piramide. Questi cosiddetti cuscini di basalto si sono formati nel corso dei secoli quando la lava filtrata attraverso le fessure si è scontrata con l'acqua di mare, dopodiché si è rapidamente raffreddata, trasformandosi in pietre levigate. Templeton giaceva su un lato della panca, rabbrividendo per il freddo, guardando attraverso il vetro spesso mentre Kirby tagliava pezzi di basalto con un braccio meccanico. Otto ore dopo l'inizio dell'immersione sul fondo dell'oceano, sono tornati in superficie con cinque chilogrammi di roccia.
Nello stesso anno, lei e Stuadigel hanno visitato il vulcano Kilauea alle Hawaii, sperando di raccogliere vetro vulcanico privo di microbi che potessero confrontare con campioni raccolti dal fondo dell'oceano. Indossando stivali pesanti, non arrivarono al flusso di lava e camminarono sulla crosta pietrificata, che era spessa solo pochi centimetri. Staudigel ha trovato un punto in cui la lava fusa arancione ha attraversato la crosta solidificata risultante. Prese un pezzo di lava bollente con una barra di metallo - sembrava miele caldo e appiccicoso - e lo mise in un secchio d'acqua. L'acqua bollì con un fischio e un rumore, e dopo un po 'la lava si indurì, trasformandosi in vetro.
Tornato in laboratorio, Templeton ha isolato dozzine di ceppi batterici che assorbono ferro e manganese dalle rocce sul fondo del mare. Insieme ai suoi colleghi, ha di nuovo sciolto il vetro sterile del vulcano Kilauea nella fornace, ha aggiunto varie quantità di ferro e altri nutrienti e da essi sono cresciuti ceppi batterici. Ha usato le tecniche più avanzate, inclusi i raggi X, e ha osservato con gioia mentre i batteri riciclano i minerali.
"Tutto il mio seminterrato era ostruito da rocce basaltiche sollevate dal fondo del mare, perché semplicemente non potevo rifiutarle", mi disse uno di quei giorni in cui non c'erano trivellazioni.
Tuttavia, questi campioni di roccia, così come i batteri che si nutrivano di loro, avevano, dal punto di vista di Templeton, un grosso inconveniente: erano stati prelevati dal fondo del mare, dove l'acqua contiene già ossigeno.
L'ossigeno fa parte di tutti gli esseri viventi sulla Terra: dagli orecchi e dai lombrichi alle meduse; la nostra atmosfera e la maggior parte degli oceani ne sono riempiti per la ridistribuzione. Tuttavia, la Terra ha avuto così tanto ossigeno solo per un piccolo periodo della sua storia. Ancora oggi, vaste parti della biosfera del nostro pianeta non hanno mai incontrato l'ossigeno. Basta immergersi nel terreno di pochi metri e non ci sarà più ossigeno. In qualsiasi altro luogo del sistema solare, compreso Marte, dove la vita può esistere, non troverai ossigeno.
Mentre Templeton studiava la biosfera profonda della Terra, si interessò anche alla questione dell'origine della vita sul nostro pianeta e in altri luoghi del sistema solare. L'esplorazione dello spazio sotterraneo può fornire un assaggio di questi luoghi e tempi separati, ma ciò sarà possibile solo se lei potrà andare più in profondità, oltre la portata dell'ossigeno.
Le montagne dell'Oman sembravano essere il luogo ideale per questo tipo di esplorazione. Questa enorme massa di roccia, gradualmente soggetta a serpentinizzazione, ha al suo interno luoghi privi di ossigeno, oltre a composti di ferro chimicamente attivi, che, secondo gli scienziati, si trovano nelle profondità della Terra.
Templeton e molti altri ricercatori della biosfera profonda sono stati coinvolti in un altro importante progetto, che era nelle sue prime fasi di pianificazione, l'Oman Drilling Project.
Il progetto è guidato da Peter Kelemen, un geologo dell'Osservatorio terrestre Lamont-Doherty di New York. Ha una sua missione: le rocce profonde dell'Oman interagiscono non solo con l'ossigeno e l'acqua, ma anche con l'anidride carbonica, mentre spremono il gas nell'atmosfera e lo racchiudono in minerali carbonatici - questo processo, se gli scienziati possono capirlo, aiuterà l'umanità a ridurlo. emissione di anidride carbonica nell'atmosfera.
Kelemen era presente durante le perforazioni a Wadi Lavaini nel gennaio 2018. Era sicuro che le prove di vita sarebbero state scoperte. Queste rocce originariamente si formarono a temperature superiori a 980 gradi Celsius (1800 gradi Fahrenheit). Tuttavia, si sono raffreddati rapidamente e oggi la temperatura nello strato superiore, che è profondo circa 500 metri, ha una temperatura di circa 30 gradi Celsius (90 gradi Fahrenheit). Queste rocce "non erano abbastanza calde da uccidere tutti i microbi sin dal Cretaceo", l'era dei dinosauri.
Alle tre del pomeriggio una mezza dozzina di membri dell'equipaggio si sono riuniti presso la piattaforma petrolifera per una sorta di rito che tutti attendono con intensa attenzione.
Una nuova porzione di anima, appena prelevata dall'albero forato, viene calata sul trespolo. Stiamo parlando di un cilindro di pietra alto tre metri: corrisponde all'incirca in spessore all'estremità spessa di una mazza da baseball e si trova in un cilindro di metallo.
I lavoratori hanno sollevato un'estremità di questo tubo. E il nucleo è scivolato fuori da esso, insieme al liquido nero e appiccicoso. Fango nero e spesso si è versato a terra. Il nucleo estratto dal terreno era completamente ricoperto da questa sostanza.
"Oh mio Dio", ha detto qualcuno. - Wow". Tutt'intorno sussurravano.
Uno degli operai ha cancellato il nucleo estratto, dopodiché hanno iniziato a formarsi piccole bolle sulla sua superficie liscia e lucida, come nell'olio bollente. Questo campione di roccia, non influenzato dalla pressione subita nel sottosuolo, ha rilasciato gas proprio davanti ai nostri occhi e le sue bolle sono filtrate attraverso i pori della roccia. L'odore di fogna e gomma in fiamme ha cominciato a filtrare nell'aria, l'odore che gli scienziati presenti hanno immediatamente identificato.
"E 'un rock molto vivace", ha detto Templeton.
"Idrogeno solforato", ha detto Kelemen.
L'idrogeno solforato è un gas che si forma nelle fogne, nell'intestino e anche - ora ovviamente - sottoterra in Oman. È prodotto da microbi che vivono in assenza di ossigeno. Privi di questo gas vivificante, fanno un trucco di cui gli animali che vivono sulla superficie del pianeta non sono capaci: iniziano a respirare qualcos'altro. In altre parole, bruciano il cibo usando altre sostanze chimiche trovate sottoterra.
Una parte del nucleo sollevato in superficie era perforata da strisce di pietra arancione-cannella: ecco come i luoghi attraverso i quali la lava calda si riversò attraverso profonde crepe sulla superficie terrestre milioni di anni fa, e in quel momento questa roccia era nelle viscere della Terra a una profondità di diversi chilometri …
Queste tracce di magma fossilizzato hanno gradualmente ceduto i loro costituenti chimici alle acque sotterranee, comprese le molecole chiamate solfati, che sono costituite da un atomo di zolfo legato a quattro atomi di ossigeno. Apparentemente, i microbi hanno usato queste molecole per digerire l'idrogeno, ha detto Templeton. "Mangiano idrogeno ed espirano solfato". E poi rilasciano ancora i loro gas.
L'idrogeno solforato non ha solo un odore forte e sgradevole. È anche tossico. Pertanto, gli stessi microbi che lo producono sono a rischio di essere avvelenati mentre si accumula nel sottosuolo. Come riescono a evitare l'avvelenamento? Ancora una volta, la roccia ci fornisce la risposta.
La perforazione è continuata nei giorni successivi, ma il liquame nero è gradualmente scomparso. Ogni nuovo nucleo portato in superficie era asciutto e inodore. Tuttavia, la roccia stessa è cambiata: il suo mosaico simile a una vena e la serpentina si sono scuriti e le sue tonalità principali erano grigie e nere, e ha iniziato ad assomigliare a una gonna scozzese intinta nell'inchiostro.
"Tutto questo annerimento è un prodotto biologico", ha detto Templeton una sera mentre lei e il suo collega Eric Ellison erano in un rimorchio di laboratorio carico di strumenti che imballano campioni di roccia da inviare a casa. Alcune delle pietre erano in scatole di plexiglass sigillate, ed Ellison le spostò usando guanti posizionati sulle scatole sulle macchine - tutto ciò dava l'impressione che ci fosse qualcosa di sinistro nei campioni di roccia raccolti. Tuttavia, questa precauzione non aveva lo scopo di proteggere la persona; questo è stato fatto per privare i microbi sensibili del contatto con l'ossigeno.
Templeton credeva che fossero questi microbi ad avere un effetto sui recenti campioni di roccia: l'idrogeno solforato che hanno espirato ha reagito con la roccia per creare solfuro di ferro, un minerale nero innocuo. Anche la pirite che abbiamo visto prima è composta da ferro e zolfo, e potrebbe essersi formata nello stesso modo.
Questi minerali neri sono più che semplici rarità accademiche. Forniscono uno sguardo su come i microbi non solo sono riusciti a sopravvivere nella crosta terrestre, ma sono stati in grado di alterarla e in alcuni casi persino di creare minerali che non esistono altrove.
Alcuni dei depositi più ricchi di ferro, piombo, zinco, rame, argento e altri metalli si sono formati quando l'idrogeno solforato si è scontrato con quei metalli nel sottosuolo. Questi solfuri hanno catturato questi metalli e, per concentrazione, li hanno trasformati in minerali che si sono formati nel corso di milioni di anni, fino a quando non sono stati portati in superficie dai minatori. L'idrogeno solforato che formava questi minerali era spesso di origine vulcanica, ma in alcuni casi era formato da microbi.
Robert Hazen, mineralogista e astrobiologo presso il Carnegie Center di Washington, DC, ritiene che più della metà dei minerali debba la propria esistenza a forme di vita: radici di piante, coralli, diatomee e persino microbi sotterranei. È persino pronto a suggerire che i sette continenti del nostro pianeta devono la loro esistenza in parte ai microbi che mangiano le rocce.
Quattro miliardi di anni fa, la Terra non aveva una terra permanente, solo pochi picchi vulcanici che torreggiavano sull'oceano. Tuttavia, i microbi sul fondo del mare hanno contribuito a cambiare questa situazione. Hanno attaccato i depositi basaltici più o meno nello stesso modo in cui fanno oggi, convertendo il vetro vulcanico in minerali argillosi. E dopo essersi ammorbiditi, diventano di nuovo solidi, trasformandosi in nuove rocce - in un materiale più leggero e malleabile rispetto al resto del pianeta: il granito.
Questi graniti chiari si sono uniti e sono saliti sopra la superficie dell'oceano, creando così continenti permanenti. Apparentemente, questo processo, tu in una certa misura, è avvenuto senza l'aiuto dei microbi, ma Hazen crede che lo abbiano accelerato. "Puoi immaginare i microbi che creano un equilibrio", dice. "Noi sosteniamo che i microbi abbiano svolto un ruolo fondamentale".
L'emergere della terra ha un impatto significativo sull'evoluzione della Terra. Le rocce sotto l'influenza dell'aria sono collassate più velocemente, rilasciando nutrienti come molibdeno, ferro e fosforo nell'oceano. Questi nutrienti hanno favorito la crescita di alghe fotosintetiche che assorbono l'anidride carbonica e rilasciano ossigeno. Circa due miliardi di anni fa, le prime tracce di ossigeno apparvero nell'atmosfera terrestre. 550 milioni di anni fa i livelli di ossigeno raggiunsero finalmente i livelli necessari per supportare gli animali primitivi.
L'abbondante quantità di acqua sulla Terra, così come la sua rimozione ottimale dal Sole, ne ha fatto un promettente incubatore per la vita. Tuttavia, la sua trasformazione in un paradiso per animali senzienti e respiratori di ossigeno non è mai stata garantita. I microbi potrebbero aver portato il nostro pianeta a un punto di svolta invisibile: la formazione dei continenti, l'ossigeno e la formazione della vita come la conosciamo.
E anche oggi, i microbi continuano a creare e rifare il nostro pianeta dall'interno.
Per alcuni aspetti, i microbi sotterranei assomigliano alla civiltà umana, dove le "città" si formano all'incrocio. In Oman, una fiorente oasi di odorosi microbi neri si trovava a una profondità di 30 metri, vicino all'intersezione di diverse grandi crepe nella roccia: questi sono i canali che hanno permesso all'idrogeno e ai solfati di filtrare lì da varie fonti.
Elisabetta Mariani, geologa strutturale dell'Università di Liverpool in Inghilterra, ha trascorso molti giorni sotto una tenda, riparando queste crepe nelle rocce. Una mattina mi ha chiamato per mostrarmi qualcosa di speciale: uno strappo che attraversava diagonalmente il nucleo, e lì si potevano vedere due superfici rocciose perforate da strati di serpentina verde e gialla sottili come un foglio di carta.
"Vedi questi solchi?" chiese in inglese con un accento che tradiva il suo italiano nativo e indicò le crepe in due superfici serpentine. Hanno testimoniato che questa non era solo una frattura passiva, ma un difetto attivo. "Due blocchi di roccia si sono mossi, toccandosi, in quella direzione", ha detto, indicando i solchi.
Tullis Onstott, un geologo dell'Università di Princeton che non è coinvolto nel progetto di perforazione in Oman, ritiene che tali fratture attive non solo possano fornire percorsi per il movimento del cibo nel sottosuolo, ma potrebbero aver prodotto cibo. Nel novembre 2017, Onstott ei suoi colleghi hanno iniziato un audace esperimento. Hanno iniziato il loro lavoro in un tunnel a una profondità di 2500 metri nella miniera d'oro di Moab Khotsong in Sud Africa e da lì hanno perforato un nuovo pozzo in direzione di una faglia che era più profonda di altri 800 metri. Il 5 agosto 2014 in questa faglia si è verificato un terremoto di magnitudo 5.5. Onstott sperava in questo modo di testare l'idea provocatoria che i terremoti potessero fornire cibo alla biosfera profonda.
Gli scienziati hanno notato da tempo che il gas idrogeno fuoriesce da grandi faglie, comprese quelle di San Andreas in California. Parte di questo gas è una reazione chimica: i minerali di silicato che si decompongono durante un terremoto reagiscono con l'acqua e rilasciano idrogeno come sottoprodotto. Per i microbi vicini alla spaccatura, questo tipo di reazione può portare a qualcosa di simile a un'esplosione energetica periodica associata a una grande assunzione di zucchero.
Nel marzo 2018, quattro mesi dopo l'inizio della perforazione nella miniera di Moab-Hotsong, i lavoratori hanno portato in superficie un nucleo che ha attraversato la faglia.
La roccia lungo la faglia è stata "piuttosto gravemente distrutta", dice Onstott - una dozzina di fratture parallele potrebbe essere vista sul nucleo. La superficie di alcune di queste crepe si è trasformata in fragile argilla, le cui strisce indicavano recenti terremoti. Altre crepe erano riempite con vene di quarzite bianca, che denotavano fratture più vecchie che si erano formate migliaia di anni prima.
Onstott sta attualmente cercando cellule fossilizzate in queste vene di quarzite e sta anche analizzando la roccia per il DNA, sperando in questo modo di stabilire quali batteri vivono in questa spaccatura, se ce ne sono.
Inoltre, lui ei suoi colleghi - e cosa più importante - hanno lasciato aperti i fori praticati e stanno monitorando l'acqua, il vetro e i microbi nella faglia stessa e prelevando nuovi campioni ogni volta che si verifica un secondo terremoto. "In questo caso, è possibile vedere se il vetro viene rilasciato o meno", dice, "e anche osservare se si stanno verificando cambiamenti nella comunità microbiologica a causa del consumo di gas".
Mentre Onstott attende questi risultati, sta anche speculando su una possibilità più radicale: questi batteri profondi non solo si nutrono degli effetti dei terremoti, ma possono causarli. Secondo lui, quando i microbi iniziano ad attaccare ferro, manganese e altri elementi dei minerali che compaiono lungo le linee di frattura, possono indebolire la roccia e preparare quelle fratture per il prossimo grande colpo. Indagare su questa possibilità implica condurre esperimenti di laboratorio per determinare se i batteri in queste fratture sono effettivamente in grado di abbattere i minerali abbastanza rapidamente da influenzare l'attività sismica. Con una caratteristica sottostima del significato dello scienziato, pensa al prossimo lavoro: "Questa è un'ipotesi abbastanza ragionevole per verificarla".
Il 30 gennaio l'impianto di perforazione a Wadi Lavaini ha raggiunto i 60 metri. I suoi motori rombavano in sottofondo mentre Templeton e il suo collega Eric Boyd sedevano su sedie da campo sotto un albero di acacia. Accanto a loro c'erano segni di altri viaggiatori in vacanza in quest'isola d'ombra, rara nella zona: escrementi di cammello, lisci e rotondi come prugne coriacee.
"Crediamo che l'ambiente sia essenziale per comprendere le origini della vita", ha detto Boyd, geobiologo presso la Montana State University di Bozeman. Secondo lui, questo è ciò che spinge lui e Templeton a studiare le rocce profonde in Oman. "Adoriamo l'idrogeno", dice.
Sia Boyd che Templeton credono che la vita sulla Terra abbia avuto origine in un ambiente simile a quello che esiste diversi metri sotto le loro sedie pieghevoli da campo. Secondo loro, la culla della vita si trova nelle spaccature sotto la superficie terrestre, dove i minerali ricchi di ferro hanno spremuto l'idrogeno da se stessi dopo il contatto con l'acqua.
Di tutti i combustibili chimici che esistevano sulla Terra quattro miliardi di anni fa, l'idrogeno sembra essere uno degli elementi più facili per il metabolismo delle cellule precoci e inefficienti. L'idrogeno non è stato prodotto solo dalla serpentinizzazione, ma è stato anche prodotto - come avviene oggi - dal decadimento radioattivo di elementi come l'uranio, che scompone costantemente le molecole d'acqua nella roccia circostante. L'idrogeno è così instabile, tende a decomporsi così tanto che può essere digerito anche da ossidanti lievi come l'anidride carbonica o lo zolfo puro. Uno studio sul DNA di milioni di sequenze geniche suggerisce che il precursore della vita sulla Terra - l '"ultimo antenato comune universale" - potrebbe aver usato l'idrogeno come cibo e bruciato con anidride carbonica. Stesso,è probabilmente possibile dire della vita in altri mondi.
I minerali contenenti ferro qui in Oman si trovano spesso nel sistema solare, così come il processo di serpentinizzazione. La sonda spaziale Orbiter, che attualmente orbita attorno a Marte, ha scoperto minerali serpentini sulla superficie di Marte. La sonda Cassini ha trovato prove chimiche di serpentinizzazione in corso nelle profondità di Encelado, la luna di Saturno ricoperta di ghiaccio. Minerali simili alla serpentina sono stati trovati anche sulla superficie di Cerere, un pianeta nano la cui orbita si trova tra le orbite di Marte e Giove. Le serpentine sono state addirittura trovate nei meteoriti, in frammenti di pianeti embrionali che esistevano 4,5 miliardi di anni fa, cioè proprio al momento della nascita della Terra, e questo può significare che la culla della vita, infatti, esisteva prima della formazione del nostro pianeta.
L'idrogeno - la fonte di energia per la vita nascente - è stato trovato in tutti questi luoghi. Può ancora essere prodotto in tutto il sistema solare.
Le conclusioni di Boyd sono mozzafiato.
"Se hai questo tipo di roccia e la temperatura è paragonabile a quella della Terra, e se hai ancora acqua liquida, quanto pensi che sia inevitabile la vita?", Chiede. "Personalmente, sono sicuro che sia inevitabile."
Trovare la vita sarà una sfida. Con la tecnologia esistente, un veicolo spaziale inviato su Marte può praticare un buco a pochi metri di profondità in superfici ostili. Queste rocce superficiali possono contenere tracce di vita passata - forse le fondamenta prosciugate di cellule marziane intrappolate in tunnel microscopici che hanno rosicchiato attraverso minerali - ma è probabile che qualsiasi microbo vivente sia profondo diverse centinaia di piedi. Templeton sta cercando di trovare tracce di una vita passata - e anche di separare quei segni da quelle cose che non sono state influenzate dalla vita - e lo ha fatto dal momento in cui ha esaminato il vetro di basalto sul fondo del mare 16 anni fa.
"Il mio lavoro è trovare impronte biologiche", dice. Usa gli stessi strumenti per studiare campioni portati dall'Oman come fa per studiare il vetro. Spara alle superfici dei minerali con i raggi X per capire come i microbi modificano i minerali. Vuole anche capire: le lasciano al loro posto? O le corrodono? Studiando quali microbi viventi assorbono i minerali, spera di trovare un modo affidabile per identificare le stesse tracce chimiche di assorbimento nelle rocce extraterrestri che non hanno avuto cellule viventi per migliaia di anni.
Un giorno questi tipi di strumenti saranno a bordo di un rover. Oppure verranno utilizzati nello studio di campioni di roccia portati da altri mondi. Nel frattempo, Templeton ei suoi colleghi hanno ancora molto lavoro da fare in Oman: dovranno capire cosa contiene la biosfera oscura, calda e nascosta sotto i loro piedi.
Douglas Fox
