В зоне субдукции существует связь между поверхностью Земли и внутренними частями. Две плиты сталкиваются, и более плотная плита опускается, транспортируя материал с поверхности в недра Земли. Демонстрация того, что микробы у приповерхностных слоев играют фундаментальную роль в том, как углерод и другие элементы запираются в коре, дает новое глубокое понимание земных процессов и помогает исследователям моделировать, как внутренние части Земли могут развиваться с течением времени.
Соавтор, профессор Крис Баллентин, глава отдела наук о Земле Оксфордского университета, сказал: «В этом исследовании мы показали, что в областях, которые критически важны для возвращения химических веществ на планету, – эти большие зоны субдукции – жизнь связывает углерод.
В геологическом масштабе времени жизнь может контролировать химические вещества на поверхности и накапливать такие элементы, как углерод, в коре.’
Это первое доказательство того, что подземная жизнь играет роль в удалении углерода из зон субдукции. Было хорошо установлено, что микробы способны поглощать углерод, растворенный в воде, и превращать его в минерал в породах. Это исследование демонстрирует, что процесс происходит в больших масштабах в зоне субдукции.
Это естественный процесс связывания CO2, который может контролировать доступность углерода на поверхности Земли.
Ведущий автор, доктор Питер Барри, который проводил исследование в отделении наук о Земле Оксфордского университета, сказал: «Мы обнаружили, что значительное количество углерода задерживается в невулканических областях вместо того, чтобы уходить через вулканы или погружаться в них.
Недра земли.
До этого момента ученые предполагали, что жизнь практически не играет никакой роли в том, переносится ли этот океанический углерод полностью в мантию, но мы обнаружили, что жизнь и химические процессы работают вместе, чтобы быть воротами доставки углерода в мантию.’
Во время 12-дневной экспедиции группа из 25 человек разнопрофильных ученых собрала пробы воды из термальных источников по всей Коста-Рике. Ученые давно предсказали, что эти термальные воды выбрасывают древние молекулы углерода, субдуцированные миллионы лет назад.
Сравнивая относительные количества двух разных видов углерода, называемых изотопами, ученые показали, что предсказания верны и что ранее нераспознанные процессы происходили в коре над зоной субдукции, удерживая в ловушке большие количества углерода.
После их анализа ученые подсчитали, что около 94 процентов этого углерода превращается в минералы кальцита и микробную биомассу.
Старший автор, Карен Ллойд, доцент микробиологии Университета Теннесси, Ноксвилл, сказала: «Эти микробы буквально связывают углерод. Ученые активно работают над секвестрацией углерода для смягчения последствий изменения климата, а также над улавливанием и хранением углерода в качестве средства захоронения парниковых газов в течение длительных периодов времени.
Наше исследование – действительно хороший пример того, где это происходит естественным образом, и ранее это не распознавалось. Это исследование показывает, что это происходит в большом пластовом масштабе.’
Маартен де Мур, соавтор и профессор Обсерватории вулканологии и сейсмологии Национального университета Коста-Рики, сказал: «Удивительно осознавать, что крошечные микробы потенциально могут влиять на геологические процессы в тех же масштабах, что и эти мощные и визуально впечатляющие вулканы, которые являются прямыми проводниками в недра Земли.
Процессы, которые мы определили в этом исследовании, менее очевидны, но они важны, потому что они действуют на огромных пространственных территориях по сравнению с вулканами.’
Теперь исследователи планируют исследовать другие зоны субдукции, чтобы увидеть, широко ли распространена эта тенденция. Если эти биологические и геохимические процессы произойдут во всем мире, они приведут к тому, что в глубокую мантию попадет на 19 процентов меньше углерода, чем предполагалось ранее.
Соавтор Донато Джованнелли, доцент Неаполитанского университета имени Федерико II и аффилированный ученый CNR-IRBIM и Университета Рутгерса, сказал: «Вероятно, существует еще больше способов, которыми биология оказала огромное влияние на геологию, мы просто не знаем». я их еще не обнаружил.’
Доктор Питер Барри, ныне младший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул, добавил: «У нас есть люди из трех разных областей, работающих вместе, и только при таком междисциплинарном подходе вы можете сделать такие прорывы. В будущем это изменит то, как люди смотрят на эти системы. Для меня это волнует.’