Cientistas do Observatório de Carbono Profundo (DCO) estão transformando nossa compreensão da vida nas profundezas da Terra, e talvez em outros mundos. Suas descobertas sugerem que vida abundante poderia existir na sub-superfície de outros planetas e luas, mesmo onde as temperaturas são extremas, e energia e nutrientes são escassos. Eles também descobriram que toda a vida escondida na Terra profunda contém centenas de vezes mais carbono que toda a humanidade e que a biosfera profunda é quase o dobro do volume de todos os oceanos da Terra.
"Os modelos existentes do ciclo do carbono ... ainda estão em andamento." - Dr. Mark Lever, Comitê Diretor da Comunidade Deep Life do DCO. ”
O DCO não é uma instalação, mas um grupo de mais de 1.000 cientistas de 52 países, incluindo geólogos, químicos, físicos e biólogos. Eles estão chegando ao final de um projeto de 10 anos para investigar como o Ciclo Profundo de Carbono afeta a Terra. 90% do carbono da Terra está dentro do planeta, e o DCO é nosso primeiro esforço para realmente entendê-lo.
O DCO é um empreendimento global. Equipes de cientistas exploraram algumas das minas mais profundas da Terra, perfuraram mais fundo do que nunca no oceano e examinaram vulcões em seus esforços para entender o profundo ciclo de carbono da Terra. E eles ainda não terminaram.
Eles descobriram um mundo subterrâneo estranho que contém entre 245 a 385 vezes mais carbono que toda a humanidade. Segundo o DCO, 70% das bactérias e arquéias da Terra vivem no subsolo e existem no subsolo mais profundo conhecido. E alguns deles são zumbis.
Alguns deles existem em ambientes extremamente baixos em energia e nutrientes. Eles mal crescem e gastam seus recursos disponíveis em manter-se, em vez de se reproduzir. Essas bactérias “zumbis” podem viver milhões de anos sem se reproduzir, uma descoberta impressionante com implicações para a história da vida na Terra e a existência de vida em outros mundos.
Para uma análise mais profunda do trabalho do OCD, conversei com o Dr. Mark Lever, um geomicrobiologista e professor do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique. O Dr. Lever também faz parte do Comitê Diretor da Comunidade Deep Life do DCO e nos fornece mais informações sobre o trabalho do OCD, o que o futuro reserva e quais são as implicações para a Busca pela Vida.
A seguir, trechos de uma entrevista por e-mail com o Dr. Lever, discutindo o Ciclo Profundo de Carbono e a vida no fundo da Terra.
UT: Eu sei que os cientistas relutam em especular demais, por boas razões. Mas a Space Magazine é principalmente um site de ciências espaciais, e sei que nossos leitores se perguntarão como esse conhecimento se relaciona com a Busca pela Vida em nosso Sistema Solar. Marte? Luas de gelo? Outros mundos?
ML: “Muito se falou sobre o uso das idéias fundamentais obtidas com o estudo do ciclo profundo de carbono da Terra para explorar a habitabilidade e o ciclo do carbono em outros planetas e luas planetárias dentro do nosso sistema solar. Semelhante ao planeta Terra, que possui uma rica e vasta biosfera em seus ambientes subterrâneos e sedimentares, esses planetas e suas luas podem ter uma biosfera prolífica e diversificada abaixo de suas superfícies frequentemente inabitáveis. ”
"... nosso planeta pode vir a ser ... o campo de teste perfeito para tecnologias que permitirão a descoberta e o estudo detalhado da vida em outras partes do nosso sistema solar e além". Dr. Mark Lever.
“Muitas das tecnologias usadas para explorar a vida profunda na Terra, incluindo as tecnologias de perfuração que fornecem acesso a amostras livres de contaminação a quilômetros abaixo do fundo do mar ou abaixo das formações de gelo antártico profundo, e as sofisticadas ferramentas e instrumentos de monitoramento automatizado que foram desenvolvidos , será essencial para explorar esses sistemas extraterrestres. ”
"Nosso planeta pode vir a ser - em parte patrocinado pelo OCD - o campo de testes perfeito para tecnologias que permitirão a descoberta e o estudo detalhado da vida em outras partes do sistema solar e além".
“Eu também acho que as idéias científicas são relevantes para a descoberta e descoberta de vida em outros planetas. Um dos principais focos de pesquisa do Deep Carbon Observatory é identificar os limites da vida - e o ciclo biológico do carbono - na Terra. Quais variáveis determinam onde a vida pode ou não existir na Terra? Everett Shock cunhou apropriadamente o termo "franja biótica" para descrever essa fronteira imaginária em condições ambientais que separa o habitável do inabitável ".
"O interior da Terra é um lugar muito promissor para explorar essa margem biótica, devido à vasta gama de condições em termos de temperatura, pH, pressão, espaço poroso, concentrações de nutrientes e disponibilidade de energia que podem ser encontradas lá. Várias expedições (DCO) conseguiram perfurar formações profundas de sedimentos e rochas e foram capazes de documentar como a biomassa e a abundância de vida diminuem gradualmente até que a vida esteja próxima ou abaixo do limite de detecção. ”
"Se a vida em corpos extraterrestres compartilha a mesma bioquímica ou similar à vida na Terra, é provável que uma compreensão do que controla e limita a distribuição da vida na Terra seja relevante para esses outros corpos extraterrestres."
“Em termos de corpos planetários que começamos a explorar com mais detalhes, o tamanho atual da amostra é 1. A extensão em que nossas interpretações são corretas ou mesmo universais só pode ser determinada pelo estudo de corpos planetários adicionais além do que estamos vivendo atualmente em."
UT: Esse novo conhecimento do ciclo de carbono da Terra e da profunda biosfera terá algum impacto em nossa compreensão das mudanças climáticas, não apenas agora, mas em um passado mais profundo?
ML: “O objetivo do Ciclo Profundo de Carbono tem sido melhorar o entendimento fundamental do ciclo do carbono desde a formação da Terra. A maior parte dessa pesquisa é fundamentalmente relevante para as mudanças climáticas atuais e passadas, pois contribui para uma melhor compreensão dos fatores que controlam as trocas de carbono entre o "mundo da superfície" - atmosfera, hidrosfera e camada mais externa da litosfera - e “Subsuperfície profunda”, ou seja, a maior parte do planeta, que fica de alguns metros a milhares de quilômetros abaixo da camada mais externa da litosfera. ”
"Mesmo as menores mudanças nas trocas de carbono entre a superfície e o mundo subterrâneo teriam consequências dramáticas para o clima da Terra - a qualquer momento ao longo de sua história." Dr. Mark Lever.
“Compreender essas trocas é extremamente importante para entender as mudanças climáticas passadas, contemporâneas e futuras, uma vez que a quantidade de carbono presente no“ mundo da superfície ”é provavelmente apenas um décimo milésimo da quantidade de carbono presente em sedimentos subterrâneos globalmente, e talvez apenas cem milionésimos da quantidade de carbono presente na crosta terrestre e no manto superior. ”
"Mesmo as menores mudanças nas trocas de carbono entre a superfície e o mundo subterrâneo teriam consequências dramáticas para o clima da Terra - a qualquer momento ao longo de sua história."
UT: A biosfera profunda poderia ter desempenhado um papel na recuperação da Terra de eventos de extinção como a extinção Permiano-Triássica? Essa é uma pergunta enorme, mas há alguma maneira de entender a profunda biosfera no passado e como ela pode ter mudado ao longo do tempo?
ML: “O elo mais direto que posso ver com a extinção Permiano-Triássica vai na outra direção: há evidências de que, ao mesmo tempo, relacionados a grandes impactos meteóricos ou não, houve um aumento na liberação de metano do hidratos de metano, ou seja, "gelo de metano" que se forma a baixa temperatura e sob alta pressão no fundo do mar ".
“A maior parte do metano e do hidrato de metano presentes no fundo do mar provavelmente é produzida por microorganismos que vivem metros a centenas de metros abaixo do fundo do mar. A liberação abrupta de vastas quantidades do potente metano de gases de efeito estufa, produzido em geral por microorganismos da biosfera profunda, pode ter contribuído para a extinção Permiano-Triássica. ”
“Existem microrganismos nos oceanos que comem metano e respiram oxigênio. Quando a quantidade de metano dissolvido aumentou, esses microrganismos podem ter consumido todo o oxigênio dissolvido em partes dos oceanos e contribuído para a extinção de muitos animais marinhos que exigem oxigênio dissolvido para respirar e sobreviver. ”
UT: Continuo pensando na biosfera profunda como uma espécie de “cofre” para o material genético terrestre, uma espécie de guarda inadvertida. Você acha que existe alguma precisão nessa ideia?
ML: "Gosto muito do conceito de" cofre "e acho que faz sentido porque certos tipos de ambiente do interior da Terra, por exemplo, rochas ultramáficas, crosta basáltica, provavelmente permaneceram bastante semelhantes desde a origem da vida, aproximadamente quatro bilhões de anos atrás. ”
"A idéia de" cofre "microbiano provavelmente se aplica principalmente a organismos vivos, que possuem mecanismos para reparar suas informações genéticas, isto é, DNA e RNA".
"Parece improvável que alguma vez possamos recuperar seqüências de genes intactas dos primeiros organismos vivos da Terra na biosfera profunda." - Dr. Mark Lever, DCO.
“O DNA e o RNA são excelentes fontes de energia e nutrientes para muitos microorganismos e são rapidamente degradados por eles se forem liberados no meio ambiente. Eles também são destruídos por reações químicas espontâneas - que ocorrem mesmo nas células vivas. As células vivas podem detectar a maioria dessas mutações espontâneas, repará-las e, assim, manter informações genéticas intactas que lhes permitem permanecer vivas. DNA ou RNA de organismos mortos, no entanto, não é reparado. ”
“Pequenas quantidades de seqüências de DNA ou RNA relativamente intactas podem ser preservadas em habitats subterrâneos ao longo de períodos de milhares de anos, ou algumas vezes alguns milhões de anos, mas possivelmente não além disso. Parece improvável que possamos recuperar sequências de genes intactas dos primeiros organismos vivos da Terra na biosfera profunda. ”
UT: O OCD fez algumas descobertas impressionantes. O que vem a seguir para o OCD e qual você acha que será a direção para futuras pesquisas na biosfera profunda?
ML: “O período de financiamento do OCD através da Alfred P. Sloan Foundation está chegando ao fim no outono de 2019. Uma grande conferência final será realizada na Academia Nacional de Ciências de Washington DC em outubro próximo, na qual os 10 anos de DCO existem será comemorado, e futuras direções para a ciência profunda relacionada ao carbono serão exploradas. ”
“Existem muitas discussões entre os cientistas do DCO sobre maneiras de manter essa comunidade diversificada e interdisciplinar de geofísicos, geólogos, geoquímicos e microbiologistas. Um evento que continuará nos unindo é a “Deep Carbon Science”, com o tema Gordon Research Conference, que ocorreu pela primeira vez no verão de 2018 e - devido ao seu grande sucesso - está programada para ocorrer a cada dois anos a partir de agora. "
“Uma direção importante é a importância dos terremotos no apoio à biosfera profunda. Os terremotos criam um novo habitat para os microorganismos, fraturando a crosta terrestre e permitindo que os micróbios colonizem essas fraturas e acessem fontes de energia derivadas de rochas, como ferro reduzido. Os terremotos também bombeiam fluidos de fontes profundas que são ricos em substratos de energia microbiana, como hidrogênio ou metano, do interior inabitável da Terra para zonas mais rasas e habitáveis, e podem, assim, permitir que a vida profunda prolifere nos ciclos de expansão e rebentamento em regiões sismicamente ativas. "
UT: Qual você acha que é a descoberta mais emocionante vinda do DCO?
"... a janela de oportunidade para descobertas científicas fundamentais sobre o ciclo de carbono da Terra permanece vasta". - Dr. Mark Lever, DCO.
“Para mim, a descoberta mais emocionante é talvez que o fluxo vulcânico de CO2 na atmosfera seja duas vezes maior do que se pensava anteriormente. Esta descoberta - juntamente com muitas outras pelo DCO - mostra como os modelos existentes do ciclo do carbono, em particular no que diz respeito às trocas de carbono entre o mundo da superfície e o subsolo, ainda são um trabalho em andamento. Consequentemente, a janela de oportunidade para descobertas científicas fundamentais sobre o ciclo de carbono da Terra permanece vasta. ”
- Site do Observatório de Carbono Profundo
- Site do Centro de Investigações da Biosfera da Energia Escura
- Comunicado de imprensa do DCO: Vida na Terra totaliza de 15 a 23 bilhões de toneladas de carbono - centenas de vezes mais que os humanos
