Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) и сотрудники из университетов Альберты, Тюбингена, Автонома Барселоны и Технологического института Джорджии обнаружили, что предки современных бактерий, культивированные из богатого железом озера в Демократической Республике Конго, могли быть ключ к поддержанию тёплого тускло освещённого климата Земли и к формированию крупнейших в мире месторождений железной руды миллиарды лет назад.
Бактерии обладают особыми химическими и физическими свойствами, которые при полном отсутствии кислорода позволяют им преобразовывать энергию солнечного света в ржавые минералы железа и в клеточную биомассу. Биомасса в конечном итоге вызывает производство мощного парникового газа метана другими микробами.
«Используя современные геомикробиологические методы, мы обнаружили, что у некоторых бактерий есть поверхности, которые позволяют им вытеснять минералы железа, что дает им возможность экспортировать эти минералы на морское дно для создания залежей руды», – сказала Кэтрин Томпсон, ведущий автор исследования и доктор философии. студентка кафедры микробиологии и иммунологии.
"Отделенные от ржавых минеральных продуктов, эти бактерии затем продолжают кормить других микробов, которые производят метан.
Этот метан, вероятно, поддерживал тепло в ранней атмосфере Земли, хотя солнце было гораздо менее ярким, чем сегодня."
Это возможное объяснение парадокса «слабого молодого солнца», предложенного астрономом Карлом Саганом. Парадокс заключается в том, что на ранней Земле были жидкие океаны, однако тепловые балансы, рассчитанные на основе светимости раннего Солнца и современного химического состава атмосферы, предполагают, что Земля должна была быть полностью замороженной. Замерзшая Земля не поддержала бы очень много жизни.
Атмосфера, богатая метаном, образованная в связи с крупномасштабными месторождениями железной руды и жизнью, была первоначально предложена ученым-исследователем атмосферы Мичиганского университета Джеймсом Уокером в 1987 году. Новое исследование предоставляет убедительные физические доказательства, подтверждающие теорию, и обнаруживает, что микромасштабные взаимодействия бактерий и минералов, вероятно, были причиной.
«Фундаментальные знания, которые мы получаем в результате исследований с использованием современных геомикробиологических инструментов и методов, меняют наши взгляды на раннюю историю Земли и процессы, которые привели к тому, что планета стала обитаемой сложной жизнью, включая человека», – сказал старший автор статьи Шон Кроу. Кафедра исследований в области геомикробиологии Канады и доцент UBC.
"Эти знания о химических и физических процессах, посредством которых бактерии взаимодействуют с окружающей средой, также могут быть использованы для разработки и проектирования новых процессов восстановления ресурсов, новых строительных и строительных материалов и новых подходов к лечению болезней."
В будущем такая геомикробиологическая информация, вероятно, будет неоценимой для крупномасштабных геоинженерных усилий, которые могут быть использованы для удаления CO2 из атмосферы для улавливания и хранения углерода, а также для воздействия на климат посредством взаимодействия бактерий с минералами.