Kayalar yeraltı hatalarında kırıldığında, Dünya derinliklerindeki mikroplar için daha fazla enerji kaynağı sağlayabilecek çeşitli kimyasal bileşikler üretirler.
Mikroplar şaşırtıcı derecede yaşanmaz yerlerde enerji bulabilir
Depremlerle kırılan kayalar, derin yeraltında yaşayan mikroplar için geniş bir kimyasal enerji kaynakları menüsünün kilidini açabilir – ve benzer süreçler potansiyel olarak diğer gezegenlerdeki mikropları destekleyebilir.
Kanada’daki Alberta Üniversitesi’nde Kurt Konhauser, “Bu yepyeni bir dizi metabolizma açıyor” diyor.
Dünyadaki tüm organizmalar hayatlarına güç sağlamak için akan elektronlar kullanır. Gezegenin yüzeyinde, bizim gibi hayvanların yediği karbon bazlı şekerler üretmek için güneş ışığını kullanıyor. Daha sonra elektronlar tükettiğimiz karbondan nefes aldığımız oksijen moleküllerine akar. Bu karbon elektron donörleri ile redoks çifti olarak bilinen oksijen elektron alıcıları arasındaki kimyasal gradyan enerji üretir.
Gezegenin yüzeyinin altında, mikroplar da enerji için bu tür çiftlere güvenir. Ancak derin ekosistemler, güneş enerjisine herhangi bir biçimde erişimden yoksundur, bu da yaptığımız aynı karbon-oksijen çiftlerini kullanamayacakları anlamına gelir. “Derin yüzey yüzyılıyla ilgili sorun her zaman olmuştur, bu (kimyasal gradyanlar) nereden geliyor?” Konhauser diyor.
Su ve kaya arasındaki reaksiyonlarla yeraltında üretilen hidrojen gazının, karbon şekerlerinin yukarıda yaptığı gibi önemli bir elektron kaynağı olduğu bilinmektedir. Bu hidrojen, radyoaktif kayalar su moleküllerini veya demir açısından zengin kayalar onlarla reaksiyona girdiğinde ortaya çıkabilen bileşenlerine suyu parçalamaktan gelir. Depremler silikat kayalarını keserek, su bölme yeteneğine sahip reaktif yüzeyleri açığa çıkardığında daha küçük bir hidrojen payı üretilir.
Bununla birlikte, bu hidrojeni kullanmak için mikroplar, tam redoks çiftleri oluşturmak için elektron alıcılarını gerektirir; Kendi başına hidrojen çok değerli değil. Kanada’daki Toronto Üniversitesi’nden Barbara Sherwood Lollar, “Yemek masada olabilir, ancak çatalınız yoksa yemek yemeyeceksiniz” diyor.
Konhauser, Sherwood Lollar ve meslektaşları, hatalar içinde hidrojen gazı üreten aynı reaksiyonların da tam redoks çiftleri üretebileceğini test etmek için kaya kırma makineleri kullandılar. Kuvars kristallerini ezdiler, farklı hata türlerinde üretilen suşu simüle ettiler, daha sonra kayaları çoğu kayada bulunan su ve çeşitli demir formları ile karıştırdılar.
Ezilmiş kuvars, hem kararlı moleküler konfigürasyonunda hem de daha reaktif formlarda büyük miktarlarda hidrojen üretmek için su ile reaksiyona girdi. Araştırmacılar, bu hidrojen radikallerinin birçoğunun, bir çeşit redoks çifti oluşturmak için yeterli olan elektronları bağışlayabilen veya kabul edebilen bir dizi bileşik üretmek için demir içeren sıvılarla reaksiyona girdiğini buldular.
“Kayaların daha fazlası enerji için kullanılabilir hale geliyor” diyor Konhauser. “Bu reaksiyonlar… birçok farklı kimyasal reaksiyon türüne aracılık ediyor, yani birçok farklı mikrop türü var.” Azot veya kükürt ile diğer ikincil reaksiyonların daha da fazla çeşitlilik enerji kaynakları sunabileceğini söylüyor.
Illinois’deki Northwestern Üniversitesi Magdalena Osburn, “Sayılardan şaşırdım” diyor. “Bu çok fazla hidrojen üretiyor. Ayrıca bu ek yan kuruluş kimyasını üretiyor.”
Araştırmacılar, depremlerin gezegenin kabuğundaki diğer su-kaya reaksiyonlarından çok daha az hidrojen ürettiğini tahmin ediyor. Bununla birlikte, bulguları aktif hataların mikrobiyal aktivite ve çeşitliliğin yerel sıcak noktaları olabileceğini gösteriyor.
Ve tam depremler mutlaka gerekli değildir. Benzer reaksiyonlar, kıtaların içi veya Mars gibi tektonik olarak ölü gezegenler gibi sismik olarak sessiz yerlerde kayalar kırıldığında da benzer reaksiyonlar olabilir. “Bu dev kaya kütlelerinde bile baskı yeniden dağıtımları ve vardiyalar var” diyor.
Güney Kaliforniya Üniversitesi Karen Lloyd, “Sanırım gerçekten heyecan verici, biraz daha önce bildiğimiz bazı kaynakları zorluyor” diyor. Gerçek hatalarda üretilen kullanılabilir kimyasalların aralığı muhtemelen daha çeşitli olacaktır. “Bu muhtemelen basınç altında, farklı sıcaklıklar altında, çok büyük bir mekansal ölçekte ve daha çeşitli mineral oluşumları ile oluyor” diyor.
Depremler gibi nadiren olaylardan gelen enerji, Lloyd’un Aeonophiles, son derece uzun süreler boyunca yaşıyor gibi görünen derin yer altı mikropları dediği yaşam tarzlarını da açıklayabilir. Lloyd, “On bin yıl bekleyebiliyorsanız, büyüklük-9 depremi olacak ve bu büyük enerji acelesini alacaksınız” diyor.
Sherwood Lollar, bulguların son yirmi yılda organizmaların yeraltında nerede ve nasıl hayatta kalabileceğine dair görüşümüzü genişleten genel bir eğilimin bir parçası olduğunu söylüyor. Kıtaların derin kayalarının hayatı destekleyebileceğine dair kanıt “gezegenimizin ne kadar yaşanabilir olduğu konseptimizi büyük ölçüde açtı” diyor.
