28.10.2018. - Пришельцы из глубин Земли

Пришельцы из глубин Земли

Они обитают на глубине в тысячи метров от поверхности Земли. Они питаются водородом и выделяют метан. И они способны изменить наш мир более основательно, чем мы можем себе представить. Алексис Темплтон (Alexis Templeton) вспоминает 12 января 2014 года как день, когда взорвалась вода. Бутылка из прочного стекла фирмы «Пирекс» (Pyrex), которая была плотно закрыта и наполнена водой, взорвалась как воздушный шар.

Темплтон в этот момент находилась за рулем своего автомобиля «Ленд крузер» (Land Cruiser) и ехала по ухабистой и каменистой поверхности долины Вади Лавайни (Wadi Lawayni), которая представляет собой широкую полосу, разрезающую горы Омана. Она припарковала свой автомобиль у бетонной платформы, возвышающейся над тем местом, где недавно была пробурена скважина для получения воды. Темплтон открыла крышку этого колодца и опустила бутылку в его мрачные глубины, рассчитывая получить образцы воды с глубины порядка 260 метров.

Долина Вади Лавайни окружена скалистыми вершинами шоколадно-коричневого цвета, эти скалы твердые как керамика, однако они округлые и обвисшие, похожие больше на древние кирпичи, изготовленные из грязи. Этот фрагмент внутренней части Земли, по размеру сопоставимый со штатом Западная Виргиния, был выдавлен на поверхность в результате столкновения тектонических плит миллионы лет назад. Эти экзотические скалы — они представляют собой аномалии на поверхности Земли — и заставили Темплтон приехать в Оман.

Вскоре после того как она подняла бутылку с водой из глубины колодца, она разорвалась под действием внутреннего давления. Вода выплеснулась из образовавшихся трещин и шипела как газировка. Взорвавшийся газ внутри нее был не двуокисью углерода, как в безалкогольных напитках, а водородом — горючим газом.

Темплтон — геобиолог из Колорадского университета в городе Боулдере, и для нее этот газ имеет особое значение. «Организмы любят водород», — говорит она. То есть, они любят его поедать. Сам по себе водород нельзя считать доказательством наличия жизни. Однако он свидетельствует о том, что горные породы под поверхностью Земли могут быть именно тем местом, где жизнь способна процветать.

Темплтон — одна из увеличивающегося числа ученых, которые считают, что глубины Земли наполнены жизнью. По некоторым оценкам, эта неизученная часть биосферы может содержать от одной десятой до половины всей живой материи на Земле.

Ученым удалось обнаружить микробы, которые обитают в гранитных породах на глубине около двух километров (6000 футов) в районе Скалистых гор, а также в морских осадочных породах, относящихся ко времени обитания динозавров. Они даже нашли крохотных живых существ — червей, похожих на креветок артроподов, усатых коловраток — в золотых приисках Южной Африки на глубине 340 метров (11 тысяч футов).

Мы, человеческие существа, склонны рассматривать мир как прочную горную породу, покрытую тонким слоем жизни. Однако для таких ученых как Темплтон планета выглядит, скорее, как круг сыра, плотные края которого постоянно разрушаются размножающимися микробами, обитающими в его глубине. Эти создания питаются из тех источников, которые не только кажутся несъедобными, но и неосязаемыми — речь идет об атомном распаде радиоактивных элементов, о процессе, которые возникает в результате давления скал по мере их погружения в глубины Земли и их разложения и даже, возможно, о землетрясениях.

Темплтон приехала в Оман для того, чтобы отыскать скрытые оазисы жизни. Шипение водородного газа в 2014 году было важным доказательством того, что она находится на верном пути. Поэтому в январе прошлого года Темплтон вместе с коллегами вернулась в Оман, чтобы пробурить скважину на глубину 400 метров (1300 футов) и попытаться найти обитателей этих глубин.

В один жаркий зимний вечер пронзительный шум раздался на выжженных солнцем просторах долины Вади Лавайны. Почти в центре этой долины появился бульдозер. А впереди у него был смонтирован бурильный вал, способный вращаться со скоростью несколько оборотов в минуту.

Полдюжины людей в касках — по большей части индийские рабочие, нанятые одной местной компанией — управляли этой буровой установкой. Темплтон и еще полдюжины ученых и аспирантов стояли на расстоянии в несколько метров в тени навеса, колыхавшегося под дуновением нежного бриза. Все они, склонившись над столами, изучали образцы горных пород, которые рабочие доставляли наверх примерно каждый час.

Эта буровая платформа работала целый день, а поступавшие образцы грунта меняли свой цвет по мере увеличения глубины. Первые несколько метров горной породы имели оранжевый или желтый оттенок, и это свидетельствовало о том, что кислород с поверхности превратил содержавшееся в горной породе железо в ржавые минералы. На глубине 20 метров следы кислорода исчезли, камни потемнели до зеленовато-розового цвета с черными прожилками.

«Красивый камень», — сказала Темплтон, поглаживая своей рукой в латексной перчатке его поверхность. Ее очки были подняты вверх и покоились на прямых темно-русых волосах, открывая щеки, потемневшие за годы работы на кораблях, на тропических островах, в широтах Арктики и в других местах. «Я надеюсь увидеть еще больше такого рода материалов», — сказала она.

Этот зеленовато-черный камень предоставил ей возможность взглянуть на то, что почти невозможно увидеть в других местах на нашей планете.

Эти образцы горных пород, доставленные на поверхность с большой глубины, оказались богаты железом — железом в виде минералов, которые, как правило, не выживают на поверхности Земли. Это подземное железо столь реактивно в химическом отношении, оно так стремится к объединению с кислородом, что когда оно начинает контактировать под землей с водой, происходит разрыв молекул воды. Оно вытаскивает кислород из воды и оставляет водород.

Геологи называют этот процесс «серпентинизацией» (serpentinization) из-за извилистых следов черных, зеленых и белых минералов, которые он оставляет. Обычно серпентинизация происходит в местах, недоступных для человека, — в том числе на глубине нескольких тысяч метров под дном Атлантического океана.

А здесь, в Омане, расположенные в глубине земли горные породы так близко подступают к поверхности, что серпентинизация происходит всего в нескольких сотнях метров под ногами. Водород, разорвавший бутылку с водой Темпелтон в 2014 году, представлял собой небольшой образец процесса серпентинизации; водный колодец, пробуренный несколько лет назад в этом регионе, привел к образованию такого количества водорода, что существовала даже угроза взрыва, и в результате правительство было вынуждено срочно его забетонировать.

Водород — особое вещество. Он использовался в качестве одного из компонентов горючего для вывода на орбиту космических кораблей проектов «Аполлон», а также шаттлов, и он представляет собой один из самых энергетически насыщенных элементов, встречающихся в естественном виде на Земле. Это делает его важной пищей для микробов, существующих под поверхностью Земли.

В общей сложности микробы, обитающие под горами на востоке Омана, могут потреблять ежегодно тонны водорода, что приводит к медленному и контролируемому горению газа, которое точно управляется ферментами внутри их наполненных водой клеток.

Однако водород составляет только одну половину жизненного уравнения — для производства энергии из водорода микробам необходимо еще что-то для его сжигания, как и представители рода человеческого вынуждены вдыхать кислород, чтобы переработать пищу. Главная задача Темплтон как раз и состоит в том, чтобы понять, чем «дышат» микробы на такой глубине под Землей, где нет кислорода.

В два часа пополудни видавший виды пикап направляется к месту бурения по пыльной и грязной дороге. За ним идут — строго один за другим — шесть верблюдов, головы которых покачиваются на ветру. Это местные животные, они связаны короткими поводками, а направляются они к новому пастбищу, расположенному где-то в этой долине.

Темплтон, забыв о верблюдах, вдруг закричала, не скрывая своего возбуждения: «Золото!» Она указала на лежащий на столе образец грунта, а также на небольшое скопление желтых металлических кристаллов. Их кубическая форма помогла понять ее маленькую шутку: эти кристаллы были не настоящим золотом, а золотом дураков, которое еще называют железным колчеданом.

Железный колчедан состоит из железа и серы, и это один из минералов, который еще называют «биогенным»: его образование иногда связано с деятельностью микробов. Сами кристаллы могут образовываться из тех отходов, которые «выдыхают» клетки микробов. Поэтому железный колчедан может быть побочным продуктом метаболизма микробов — именно такую возможность Темплтон называет «прекрасной».

Вернувшись домой в штат Колорадо, она уделит этим кристаллам такое же повышенное внимание, какое археолог посвятил бы куче древнеримского мусора. Она разрежет их на прозрачные куски и будет рассматривать их под микроскопом. Если железный колчедан, на самом деле, является продуктом живых клеток, тогда микробы «вероятно, могут быть захоронены в минералах». Она надеется обнаружить их окаменелые тела.

До начала 1990-х годов никто и не подозревал о том, насколько активной может быть жизнь обитателей земных глубин. Первые доказательства были обнаружены в горной породе, находящейся под морским дном.

Геологи уже давно заметили, что вулканические газы, обнаруженные в темных базальтовых горных породах, находятся на тысячи метров ниже уровня морского дна, которое часто имеет микроскопические углубления и туннели. «Мы понятия не имели о том, что это может иметь биологическую природу», — говорит Хуберт Стаудигел (Hubert Staudigel), вулканолог из Института океанографии Скриппса, расположенном в городе Ла-Холья, штат Калифорния.

В 1992 году молодой ученый по имени Инганн Торсет (Ingunn Thorseth) из находящегося в Норвегии Бергенского университета предположил, что эти углубления являются геологическим эквивалентом зубного кариеса — микробы внедрили его в вулканическое стекло в результате потребления ими атомов железа. В действительности, Торсет обнаружил то, что можно было принять за мертвые клетки внутри этих углублений в горной породе, собранной на глубине три тысячи футов под морским дном.

Когда эти открытия были опубликованы, Темплтон еще не работала в данной области. Она получила степень магистра по геохимии в 1996 году, а затем стала работать в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) в Калифорнии, где изучала то, как быстро микробы поедают авиационное топливо в грунте на территории бывшей военно-морской базы США. Через несколько лет для своей докторской диссертации в Стэнфордском университете они изучала то, как в процессе метаболизма подземные микробы перерабатывают свинец, мышьяк и другие загрязнители.

В 2002 году она перебралась в Лабораторию Скриппса для совместной работы с Бредли Тебо (Bradley Tebo), профессором биологии, и Стаудигелем, по изучению похожих проблем, а именно — как микробы живут в железе и других металлах в базальтовом стекле, содержащемся в морском дне.

В ноябре того года на задней палубе исследовательского судна, находившегося в центре Тихого океана, она через люк забралась в спускаемый подводный аппарат Pisces-IV размером с автомобиль и погрузилась в нем на морское дно. Терри Керби (Terry Kerby), пилот расположенной на Гавайях Лаборатории по исследованию морского дна, направил этот аппарат в сторону южного склона морской горы Лоихи (Loihi Seamount), представляющей собой подводный вулкан, расположенный недалеко от Большого острова Гавайев.

На глубине 1700 метров (5600 футов) прожектор субмарины едва осветил странный подводный ландшафт — беспорядочная смесь чего-то похожего на туго набитые мусорные мешки, в беспорядке сваленные в какую-то пирамиду. Эти так называемые базальтовые подушки формировались в течение столетий по мере того, как лава, просачиваясь черед трещины, сталкивалась с морской водой, после чего она быстро остывала, превращаясь в гладкие камни. Темплтон лежала со своей стороны скамейки, ежилась от холода и наблюдала через толстое стекло за тем, как Керби откалывал куски базальта с помощью механического манипулятора. Спустя восемь часов после начала погружения на дно океана они вернулись на поверхность с пятью килограммами горной породы.

В том же году она и Стуадигель посетили вулкан Килауэа на Гавайях, надеясь собрать свободное от микробов вулканическое стекло, которое они могли бы сравнить с теми образцами, которые были собраны на дне океана. Надев тяжелые ботинки, ни подошли к потоку лавы и прошли по окаменевшей корке, толщина которой составляла всего несколько дюймов. Стаудигель нашел одно место, где оранжевая расплавленная лава пробилась через образовавшуюся отвердевшую корку. Он подцепил металлической штангой часть раскаленной лавы — она была похожа на горячий и липкий мед — и поместил ее в ведро с водой. Вода закипела со свистом и шумом, а лава через какое-то время затвердела, превратившись в стекло.

Вернувшись в лабораторию, Темплтон отделила десятки бактериальных штаммов, которые впитывают в себя железо и марганец из расположенных на дне моря камней. Вместе со своими коллегами она вновь расплавила в печи стерильное стекло из вулкана Килауэа, добавляла туда различное количество железа и других питательных элементов и выращивала из них бактериальные штаммы. Она использовала самую передовую технику, в том числе рентгеновское излучение, и с восторгом наблюдала за тем, как бактерии перерабатывают минералы.

«У меня весь подвал был забит базальтовыми породами, поднятыми со дна моря, потому что я просто не могла от них отказаться», — сказала она мне в один из тех дней, когда бурение не проводилось.

Однако эти образцы горной породы, а также питавшиеся ими бактерии, имели, с точки зрения Темплтон, один большой недостаток — они были взяты с морского дна, где в воде уже содержится кислород.

Кислород входит в состав всех живых существ на Земле — от трубкозубов и земляных червей до медуз; наша атмосфера и большая часть океанов заполнена им до передела. Однако Земля имеет так много кислорода в течение лишь незначительного периода своей истории. Даже сегодня обширные части биосферы нашей планеты никогда не сталкивались с кислородом. Достаточно погрузиться в землю на нескольку метров, и там уже не будет никакого кислорода. В любом другом месте Солнечной системы, в том числе на Марсе, на котором может существовать жизнь, вы не найдете никакого кислорода.

В то время когда Темплтон изучала глубинную биосферу Земли, она заинтересовалась также вопросом о происхождении жизни на нашей планете и в других местах Солнечной системы. Изучение подземного пространства может позволить бросить взгляд на эти отделенные места и времена, но это станет возможным только в том случае, если она сможет погрузиться еще глубже, за пределы досягаемости кислорода.

Казалось, что горы Омана представляют собой идеальное место для проведения такого рода исследований. Этот огромный массив постепенно подвергаемой серпентинизации каменной порода имеет внутри себя лишенные кислорода места, а также активные в химическом отношении соединения железа, которые, как считают ученые, находятся в глубине Земли.

Темплтон и некоторые другие исследователи глубинной биосферы были связаны с еще одним крупным проектом, находившимся в тот момент на ранней стадии планирования — речь идет о Бурильном проекте Омана (Oman Drilling Project).

Этот проект возглавляет Питер Келемен (Peter Kelemen), геолог из расположенной в Нью-Йорке Земной лаборатории Ламонта-Доэрти (Lamont-Doherty Earth Observatory). У него имеется собственная миссия — глубинные горные породы в Омане взаимодействуют не только с кислородом и водой, но и с двуокисью углерода, выдавливая при этом газ в атмосферу и закрывая его в карбонатных минералах — этот процесс, если ученые смогут его понять, поможет человечеству уменьшить выброс в атмосферу двуокиси углерода.

Келемен присутствовал во время бурения в Вади Лавайни в январе 2018 года. Он был уверен в том, что свидетельства жизни будут обнаружены. Эти горные породы первоначально образовывались при температуре свыше 980 градусов Цельсия (1800 градусов по Фаренгейту). Однако они быстро остывали, и сегодня температура в верхнем слое, глубина которого составляет около 500 метров, имеет температуру около 30 градусов Цельсия (90 градусов по Фаренгейту). Эти горные породы «были недостаточно горячими для того, чтобы убить всех микробов со времени Мелового периода» — эпохи динозавров.

В три часа пополудни полдюжины членов команды собрались у буровой вышки для своего рода ритуала, которого все ожидают с напряженным вниманием.

Новая порция керна, только что взятая из пробуренной шахты, опускается на козлы. Речь идет о каменном цилиндре высотой три метра — по своей толщине он примерно соответствует толстому концу бейсбольной биты, а находится он в металлическом цилиндре.

Рабочие подняли один конец этой трубы. И из нее выскользнула сердцевина — вместе с черной и липкой жидкостью. Черная, густая грязь пролилась на землю. Извлеченный из земли керн был полностью покрыт этим веществом.

«О, Боже мой, — сказал кто-то. — Вот это да». Все вокруг шептались.

Один из рабочих вытер извлеченный керн, после чего на его гладкой и блестящей поверхности стали образовываться маленькие пузырьки, как в кипящем масле. Этот образец горной породы, не подверженный тому давлению, которое он испытывал под землей, выпускал из себя газы прямо на наших глазах, и его пузырьки просачивались через поры в горной породе. В воздух стал просачиваться запах сточных вод и горелой резины — тот запах, который сразу же определили присутствовавшие там ученые.

«Это весьма живая горная порода», — сказала Темплтон.

«Сульфид водорода», — сказал Келемен.

Сульфид водорода — это газ, образующийся в канализации, в вашем кишечнике, а также — теперь это очевидно — под землей в Омане. Его производят микробы, живущие в отсутствии кислорода. Лишенные этого дарующего жизнь газа, они делают такой трюк, на который не способны обитающие на поверхности планеты животные — они начинают дышать чем-то еще. Другими словами, они сжигают свою пищу, используя другие химические вещества, имеющиеся под землей.

Часть поднятого на поверхность керна была пронизана полосками оранжево-коричного камня — так были отмечены те места, через которые раскаленная лава выливалась через глубокие трещины на поверхности земли миллионы лет назад, и в тот момент эта горная порода находилась в недрах Земли на глубине в несколько километров.

Эти следы окаменелой магмы постепенно отдавали свои химические компоненты подземным водам — в том числе молекулам, получившим название сульфаты, которые состоят из одного атома серы, связанными с четырьмя атомами кислорода. Судя по всему, микробы использовали эти молекулы для того, чтобы переварить водород, — сказала Темплтон. — Они поедают водород и выдыхают сульфат". А затем они еще выпускают свои газы.

Сернистый водород не только обладает сильным и неприятным запахом. Он еще и токсичен. Поэтому именно те микробы, которые его производят, рискуют быть отравленными по мере его накопления под землей. А как им удается избежать отравления? В очередной раз горная порода предоставляет нам ответ.

Бурение продолжалось в течение следующих нескольких дней, но черная жижа постепенно исчезла. Каждый новый поднятый на поверхность керн был сухим и не имел никакого запаха. Однако и сама горная порода изменилась — ее похожая на вены мозаика и серпентин потемнели, а ее основными оттенками стали серый и черный цвета, и он стал походить на опущенную в чернила клетчатую юбку.

«Все это почернение является био-продуктом, — сказала Темплтон как-то вечером, когда она и ее коллега Эрик Эллисон (Eric Ellison) находились в заставленным приборами лабораторном трейлере и занимались упаковкой образцов горных пород для отправки их домой. Некоторые из камней находились в запечатанных коробках из плексигласа, и Эллисон перекладывал их, используя для этого размещенные на станках коробок перчатки — все это создавала такое впечатление, как будто в собранных образцах горной породы было нечто зловещее. Однако эта предосторожность не была направлена на то, чтобы защитить человека; это делалось для того, чтобы лишить чувствительных микробов контакта с кислородом.

Темплтон полагала, что именно эти микробы оказали воздействие на недавние образцы горной породы — тот сернистый водород, который они выдыхали, вступал в реакцию с горными породами, и при этом возникало сернистое железо — безвредный черный минерал. Серный колчедан, который мы видели ранее, тоже состоит из железа и серы, и он мог формироваться таким же образом.

Эти черные минералы представляют собой нечто большее, чем просто академическая редкость. Они позволяют взглянуть на то, как микробы не только смогли выжить в земной коре, но и смогли изменить ее, а в некоторых случаях даже создать такие минералы, которые не существуют в других местах.

Некоторые из наиболее богатых месторождений железа, свинца, цинка, меди, серебра и других металлов образовались в тот момент, когда сернистый водород столкнулся с теми металлами, которые находились глубоко под землей. Эти сульфиды захватывали эти металлы и за счет концентрации превращали их в минералы, которые формировались в течение миллионов лет — до того момента, пока их не доставили на поверхность шахтеры. Сернистый водород, который и формировал эти руды, часто имел вулканическое происхождение, однако в некоторых случаях его формировали микробы.

Роберт Хейзен (Robert Hazen), минералог и астробиолог из Центра Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, считает, что более половины минералов обязаны своим существованием формам жизни — корням растений, кораллам, диатомовым водорослям и даже подземным микробам. Он даже готов предположить, что семь континентов нашей планеты частично обязаны своим существованием микробам, разъедающим горные породы.

Четыре миллиарда лет назад Земля не имела постоянной суши — лишь несколько вулканических вершин, возвышавшихся над океаном. Однако микробы на морском дне помогли изменить эту ситуацию. Они атаковали базальтовые отложения почти так же, как они делают это сегодня, превращая вулканическое стекло в глинистые минералы. А после размягчения они вновь становятся твердыми, превращаясь в новые горные породы — в более легкий и более податливы материал, чем остальная часть планеты: в гранит.

Эти легкие граниты соединялись и возвышались над поверхностью океана, создавая таким образом постоянные континенты. Судя по всему, этот процесс, вы определенной мере, проходил без помощи микробов, однако Хейзен считает, что они его ускорили. «Можно себе представить, что микробы создают баланс, — говорит он. — Мы утверждаем, что микробы сыграли фундаментальную роль».

Появление суши оказало значительное воздействие на эволюцию Земли. Горные породы под воздействием воздуха разрушились быстрее, выделяя при этом в океан такие питательные вещества как молибден, железо и фосфор. Эти питательные вещества способствовали росту фотосинтетических водорослей, поглощающих двуокись углерода и выделяющих кислород. Около двух миллиардов лет назад в земной атмосфере появились первые следы кислорода. 550 миллионов лет назад уровень кислорода, наконец, достиг того уровня, который был необходим для поддержки примитивных животных.

Обильное количество воды на Земле, а также ее оптимальное удаление о Солнца сделала ее перспективным инкубатором для жизни. Однако ее превращение в рай для разумных и дышащих кислородом животных никогда не было гарантировано. Микробы, возможно, подвели нашу планету к невидимому поворотному пункту — к формированию континентов, кислорода и образованию жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

И даже сегодня микробы продолжают делать и переделывать нашу планету изнутри.

В некотором отношении подземные микробы напоминают человеческую цивилизацию, где образуются «города» на перекрестке дорог. В Омане процветающий оазис пахучих черных микробов располагался на глубине 30 метров, рядом с пересечением нескольких больших трещин в горной породе — это те каналы, которые позволили водороду и сульфатам просачиваться туда из разных источников.

Элизабетта Мариани (Elisabetta Mariani), структурный геолог из расположенного в Англии Ливерпульского университета, провела много дней под натянутым тентом, фиксируя эти трещины в горных породах. Однажды утром она позвала меня для того, чтобы показать что-то особое — разрыв, который проходил по диагонали керна, и там можно было увидеть две поверхности горной породы, пронизанные тонкими, как лист бумаги, слоями зеленого и желтого серпентина.

«Вы видите эти колеи?» — спросила она по-английски с акцентом, выдававшим ее родной итальянский, и указала на трещины на двух поверхностях из серпентина. Они свидетельствовали о том, что это был не просто пассивная трещина — это был активный разлом. «Два блока горной породы двигались, коснувшись друг друга, в этом направлении», — сказала она, указывая на колеи.

Таллис Онстотт (Tullis Onstott), геолог из Принстонского университета, не связанный с проектом бурения в Омане, считает, что подобные активные разрывы способны не только предоставить пути для перемещения пищи под землей — возможно, они производили пищу. В ноябре 2017 года Онстотт и его коллеги начали смелый эксперимент. Они начали свою работу в туннеле на глубине 2500 метров в золотом руднике Моаб-Хотсонг (Moab Khotsong) в Южной Африке и оттуда пробурили новую скважину в направлении разлома, который находился еще на 800 метров глубже. 5 августа 2014 года в этом разломе произошло землетрясение силой 5,5 балла. Онстотт надеялся таким образом испытать провокационную идею о том, что землетрясения могу предоставлять пищу для глубинной биосферы.

Ученые уже давно заметили, что водородный газ просачивается из крупных разломов, в том числе из таких, как Сан-Андреас в Калифорнии. Частично этот газ возникает в результате химической реакции — силикатные минералы, расщепляющиеся во время землетрясения, вступают в реакцию водой и выделяют водород как побочный продукт. Для микробов, находящихся вблизи разлома, такого рода реакция может привести к чему-то вроде периодического энергетического взрыва, связанного с большим потреблением сахара.

В марте 2018 года, спустя четыре месяца после начала бурения на шахте Моаб-Хотсонг, рабочие подняли на поверхность керн, который пересек этот разлом.

Горная порода, располагавшаяся вдоль разлома, была «довольно сильно разрушена», говорит Онстотт — на керне можно было заметить дюжину параллельных трещин. Поверхность некоторых из этих трещин превратилась в хрупкую глину, полосы которой указывали на недавние землетрясения. Другие трещины были заполнены прожилками белого кварцита, которые обозначали более старые разрывы, образовавшиеся за тысячи лет до этого.

Онстотт в настоящее время занимается поисками окаменевших клеток в этих кварцитовых прожилках, а также анализирует горную породу на наличие ДНК, надеясь таким образом установить, какие именно бактерии обитают в этом разломе, если они там вообще есть.

Кроме того, он и его коллеги — и это еще важнее — оставили открытыми пробуренные отверстия и проводят наблюдение за водой, стеклом и микробами в самом разломе, а также берут новые пробы каждый раз, когда происходит повторный подземный толчок. «В таком случае можно увидеть, происходит ли выделение стекла, или нет, — говорит он, — и также понаблюдать за тем, происходят ли какие-либо изменения в микробиологическом сообществе в результате потребления газа».

Пока Онстотт ожидает этих результатов, он также размышляет над более радикальной возможностью: эти живущие на глубине бактерии не только питаются последствиями землетрясений, но они, возможно, вызывают их. По его мнению, когда микробы начинают атаковать железо, марганец и другие элементы в минералах, появляющиеся вдоль линий разрыва, они могут ослаблять горную породу — и готовят эти разрывы к следующему большому сдвигу. Изучение такой возможности предполагает проведение лабораторных экспериментов для выяснения того, способны ли бактерии в этих разрывах, на самом деле, разрушать минералы достаточно быстро для того, чтобы воздействовать на сейсмическую активность. С характерным для ученого занижением значимости, он так рассуждает о предстоящей работе: «Это достаточно разумная гипотеза для того, чтобы ее проверить».

30 января буровая установка в Вади Лавайни достигла отметки в 60 метров. Ее моторы рычали, создавая звуковой фон в тот момент, когда Темплтон и ее коллега Эрик Бойд (Eric Boyd) сидели в полевых креслах под акацией. Рядом с ними можно было заметить признаки наличия других путешественников, отдыхавших в этом острове теней, редком для этой местности — верблюжий помет, гладкий и круглый, как кожистые сливы.

«Мы считаем, что именно среда имеет важное значение для понимания истоков жизни», — сказал Бойд, геобиолог из Университета штата Монтана в городе Бозмен. По его мнению, именно это и заставляет его и Темплтон изучать глубинные горные породы в Омане. «Мы любим водород», — говорит он.

И Бойд, и Темплтон считают, что жизнь на Земле зародилась в среде, которая похожа на ту, что существует на глубине в несколько метров под их полевыми складными креслами. По их мнению, колыбель жизни находится в разломах под поверхностью Земли, где богатые железом минералы выдавливали из себя водород после контакта с водой.

Из всех видов химического топлива, существовавших на Земле четыре миллиарда лет назад, водород, судя по всему, являлся одним из наиболее легких элементов для метаболизма ранних и неэффективных клеток. Водород образовывался не только в результате серпентинизации, он также возникал — как это происходит и сегодня — в результате радиоактивного распада таких элементов как уран, который постоянно расщепляет молекулы воды в окружающей его горной породе. Водород так нестабилен, он так стремится разложиться, что может быть переварен даже слабыми оксидантами, такими как двуокись углерода или чистая сера. Изучение ДНК миллионов генных последовательностей свидетельствует о том, что предшественником жизни на Земле — «последний универсальный общий предок», — возможно, использовал водород в качестве пищи и сжигал его с помощью двуокиси углерода. То же самое, вероятно, можно сказать и о жизни в других мирах.

Содержащие железо минералы здесь в Омане часто встречаются в Солнечной системе, как и процесс серпентинизации. Космический зонд «Орбитер» (Orbiter), который в настоящее время вращается вокруг Марса, обнаружил серпентин минералов на поверхности Марса. Космический аппарат «Кассини» (Cassini) обнаружил химические доказательства проходящей серпентинизации в глубине Энцелада, покрытого льдом спутника Сатурна. Похожие на серпентин минералы были обнаружены также на поверхности Цереры, карликовой планеты, орбита которой находится между орбитами Марса и Юпитера. Серпентины даже были найдены в метеоритах, во фрагментах эмбрионных планет, существовавших 4,5 миллиарда лет назад, то есть как раз во время рождения Земли, и это может означать, что колыбель возникновения жизни, на самом деле, существовала еще до образования нашей планеты.

Водород — источник энергии зарождающейся жизни — был обнаружен во всех этих местах. Возможно, он все еще производится во всей Солнечной системе.

У Бойда от таких выводов захватывает дух.

«Если у вас есть такого рода горные породы, а также температура, сопоставимая с температурой на Земле, и если у вас еще есть жидкая вода, то насколько неизбежным, по вашему мнению, является жизнь?— спрашивает он. — Лично я уверен в том, что это неизбежно».

Обнаружение жизни будет вызовом. При существующих технологиях посланный к Марсу космический аппарат может пробурить скважину глубиной всего в несколько футов на враждебной поверхности. Возможно, эти поверхностные горные породы хранят в себе следы прошлой жизни — может быть, высушенные основы марсианских клеток, находящихся в микроскопических туннелях, которые они прогрызли в минералах, — однако любые живые микробы, скорее всего, будут находиться на глубине в несколько сотен футов. Темплтон пытается обнаружить следы прошлой жизни — а также отделить эти признаки от тех вещей, на которые жизни не оказали никакого воздействия, — и делает она это с того момента, когда 16 лет назад она рассматривала базальтовое стекло на дне моря.

«Моя работа состоит в том, чтобы найти биологические отпечатки», — говорит она. При изучении доставленных из Омана образцов она использует те же инструменты, что и при изучении стекла. Она обстреливает поверхности минералов с помощью рентгеновских лучей для того, чтобы понять, каким образом микробы изменяют минералы. Она хочет также понять: они оставляют их на месте? Или вытравливают их? Изучая то, какие живые микробы поглощают минералы, она надеется найти надежный способ идентификации таких же химических следов поглощения во внеземных горных породах, в которых уже в течение тысяч лет не было никаких живых клеток.

В один прекрасный день такого рода инструменты окажутся на борту какого-нибудь марсохода. Или они будут использованы при изучении образцов пород, доставленных из других миров. А пока Темплтон и ее коллегам еще предстоит поделать большую работу в Омане — им нужно будет выяснить, что содержит в себе темная, горячая и скрытая биосфера, находящаяся у них под ногами.

Дуглас Фокс (Douglas Fox)

Источник