Антарктиди. Безкрайнє крижане плато, що сковує цілий континент. На поверхні — царство екстремального холоду, вітру та, начебто, майже повної відсутності життя. Але що ховається під кілометрами цієї крижаної броні? Вчені давно підозрювали, що підльодовиковий світ Антарктиди далеко не такий безжиттєвий, як здається. І недавнє відкриття проливає світло на ще одне, несподіване джерело енергії, яке може підтримувати там цілі мікробні екосистеми — гарячий метан, що піднімається з глибин Землі.
Не просто холодний газ: дві особи антарктичного метану
Ми вже знали, що метан під кригою Антарктиди є. Його знаходили розчиненим у воді підльодовикових озер, таких як знамените озеро Схід, та у зразках донних відкладень. Було виявлено і мікроорганізми, які цим метаном харчуються. Довгий час вважалося, що основне джерело цього газу є біологічним. Простіше кажучи, інші мікроби у верхніх шарах осадових порід повільно переробляють древню органіку (залишки рослин і тварин, похованих під льодом мільйони років тому) і виділяють метан як побічний продукт своєї життєдіяльності. Це цілком стандартний процес, що у багатьох безкисневих середовищах Землі.
Дослідження під керівництвом Гевіна Піччіоне з Університету Брауна показало: в антарктичного метану є й інша, гаряча особа. Вчені проаналізували зразки гравію, які льодовик, рухаючись, буквально «видер» з-під себе і виніс на поверхню в районі гір у Східній Антарктиді. Отримати такі зразки — величезний успіх, адже пробурити кілометри льоду неймовірно складно та дорого.
Хімічні детективи та гарячі докази
Що ж розповів цей гравій? Ключ до розгадки лежав у ізотопах вуглецю — свого роду хімічних «відбитках пальців» речовини, що його походження. Аналіз мінералів усередині гравію (конкретно карбонатів, що утворюються за участю метану) виявив незвичайний ізотопний склад. Він вказував, що метан, з якого сформувалися ці мінерали виник при температурі близько 20°C.
20 градусів Цельсія! У підльодовиковому світі Антарктиди, де температура води зазвичай коливається близько нуля або навіть нижче, це, чесно кажучи, дуже спекотно. Такий нагрів ніяк не міг бути пов’язаний зі звичайним підльодовичним середовищем. Висновок напрошувався сам собою: цей метан має не біологічне, а геотермальне походження. Він утворюється глибоко під крижаним щитом, можливо, на глибині до кілометра в земній корі, де тепло земних надр повільно пропікає древні органічні відкладення. Потім цей теплий газ просочується нагору, до основи льодовика.
Більш того, хімічний склад самих мінералів вказав на те, що в їх формуванні брали активну участь анаеробні мікроби (що живуть без кисню), які використовували цей геотермальний метан як джерело енергії. Виходить ціла картина: глибинне тепло народжує метан, він піднімається, і їм живляться мікроорганізми, створюючи приховані оази життя.
Чому це важливо? Два погляди: земний та космічний
Це відкриття має одразу кілька важливих наслідків.
По-перше, воно змінює наше уявлення про саму Антарктиду. Якщо є значне джерело геотермального метану, то загальні оцінки кількості цього газу під крижаним щитом, мабуть, сильно занижені. Як зазначає Брент Крістнер з Університету Флориди (який не брав участі в дослідженні), це може суттєво розширювати потенційну зону житла під льодовиком. В умовах вічної темряви та холоду, де немає фотосинтезу, будь-яке доступне джерело хімічної енергії — на вагу золота. Геотермальний метан – це саме таке джерело, причому досить рясна. Можливо, підльодовична біосфера Антарктиди набагато багатша і різноманітніша, ніж ми думали.
По-друге, і це, мабуть, найінтригуючіше, антарктичні «гарячі» метанові джерела — це приголомшливий земний аналог для пошуку життя на інших планетах. Насамперед, на крижаних супутниках планет-гігантів, таких як Європа (супутник Юпітера) або Енцелад (супутник Сатурна). Під їхньою крижаною корою, як припускають вчені, ховаються величезні океани рідкої води. Сонячне світло туди не проникає, але цілком може бути геотермальна активність, викликана гравітаційним впливом гігантських планет. Якщо в цих підлідних океанах є гідротермальні джерела або виходи метану, подібні до антарктичних, вони могли б стати колискою для позаземного життя, заснованої не на фотосинтезі, а на хемосинтезі — одержанні енергії з хімічних реакцій.