La câțiva kilometri sud de Lovell, Wyoming, lângă granița cu Montana, calea ferată Burlington Northern începe o urcare treptată din pășuni și livezi de bumbac. Pista se ridică într-un defileu de culoare miere tăiat prin calcarul Madison, o formație deja străveche de pe vremea când dinozaurii cutreierau litoralele Wyomingului, apoi trece deasupra unei camere subterane, 30 de metri mai jos, cunoscută sub numele de Peștera Kane inferioare. Intrarea în peșteră este aproape invizibilă, o fisură aproape îngropată de dărâmăturile abrupte îngrămădite ale terasamentului feroviar.
Continut Asemanator
- Originile vieții
- EcoCentrul: Țara
Coborând în jos această pantă de răsucire a gleznei în spatele unei echipe de oameni de știință, am aruncat un pas în picioare prin fisura de 30 de centimetri. Înclinându-mă dublând și îndreptându-mă înaintând în întuneric, am alunecat într-un curent cu mișcare rapidă și m-am plimbat pe toți patru înainte de a găsi suficient spațiu pentru a sta în picioare pe malul noroiului. Ochii mei s-au adaptat curând la strălucirea slabă a farului meu, dar pielea mea a rămas lipicioasă; spre deosebire de majoritatea peșterilor de pe această latitudine, care se păstrează plăcut pe tot parcursul anului, temperatura din Kane-ul de jos se ridică la 75 de grade umed. Un miros acru, putred, mi-a rămas în gât.
Lower Kane nu are nici una dintre coloanele sclipitoare sau „draperiile” de calcar din punctele turistice subterane, cum ar fi Peșterile din Carlsbad din New Mexico sau MammothCave din Kentucky. Scăzut mai mare decât o stație de metrou tipică din New York, Lower Kane îi lipsește chiar și cea mai umilă stalactită. Cu toate acestea, această peșteră fără precedent se dovedește a fi o mină științifică de aur, atrăgând în adâncimile sale umede un grup energetic de cercetători, condus de Annette Summers Engel de la Universitatea Texas. Purtând măști de siguranță pentru a proteja gazele toxice care se ridică din trei bazine alimentate cu izvor, echipa urmărește cel mai recent capitol într-un efort de 30 de ani pentru a înțelege forma rară și exotică a peșterii pe care o reprezintă Kane; doar peste o duzină din aceste așa-numite peșteri active cu sulfură au fost găsite în întreaga lume. Când au fost propuse pentru prima dată la începutul anilor ’70, teoria originilor lor a fost atât de controversată încât comunitatea științifică a avut nevoie de aproape două decenii pentru a o îmbrățișa. În cele din urmă, geochimia neobișnuită a acestor peșteri a răsturnat gândirea convențională despre modul în care au fost formate.
Mai semnificativ, descoperirea „vieții întunecate” - reprezentând colonii de microbi înflorind în aceste lumi de jos negre, pline de acid și negru, a aruncat credința de multă vreme că peșterile sunt în mare parte locuri sterile și sterile. Oamenii de știință vânează în aceste adâncuri ascunse pentru microbi care pot duce la noi tratamente pentru cancer. Și cercetarea peșterilor afectează, de asemenea, gândirea oamenilor de știință despre originile vieții pe pământ și existența posibilă a acesteia pe alte lumi. „O peșteră este un mediu atât de diferit, este aproape ca să mergi pe o altă planetă”, spune geomicrobiologul New Mexico Tech Penny Boston. „Într-un anumit sens, este o altă planetă - partea propriei planete pe care nu am explorat-o încă. Așa cum oceanele profunde au devenit accesibile științei doar în ultimele decenii, acum descoperim acel fel de efort de pionierat care se desfășoară în peșteri. ”(O explorare televizată a cercetării în peșteri, „ Viața misterioasă a peșterilor ”, se afișează pe PBS's NOVA 1 octombrie)
La sfârșitul anilor '60, un student absolvent Stanford care căuta un subiect provocator pentru teza sa de doctorat a devenit primul om de știință care a trecut prin fisura din terasamentul feroviar din Wyoming. Curiozitatea lui Stephen Egemeier a fost trezită imediat de temperaturile neobișnuit de calde și de mirosurile neplăcute ale lui Lower Kane. Chiar și mai ciudate au fost mormanele uriașe, noroioase, dintr-un mineral alb, crud, rar întâlnit în peșteri. Acesta a fost ghips, sau sulfat de calciu, ingredientul principal în Sheetrock sau gips-carton, materialul cunoscut de la construcția casei. Când Egemeier a descoperit că izvoarele din Kane-ul de Jos nu erau numai fierbinți, dar buleau gaz de sulfură de hidrogen (notoriu pentru mirosul său rottenegg), el a teoretizat că hidrogenul sulfurat lucrează activ în sculpturarea Kane-ului inferior. Oricare ar fi sursa subterană de gaze potențial toxice provenea în cele din urmă - indiferent dacă rezervoarele vulcanice ale Yellowstone la vest sau câmpurile petroliere ale BighornBasin la sud - se scurgeau din apa de izvor și în peșteră. În mod natural instabil, reacționa cu oxigenul din apă pentru a forma acid sulfuric. Acidul mânca departe pe pereții peșterii și producea ghips ca produs secundar.
Cercetarea de pionierat a lui Egemeier nu a fost niciodată publicată pe larg și a atras puțină atenție în anii '70. Dar, în timp ce se lăsa, un alt grup de oameni de știință se prindea de niște ghicitori în peșteră la fel de nedumeritori. De această dată, vânătoarea de detectivi științifici s-a desfășurat departe de canioanele accidentate ale Wyomingului, în adâncurile bine călcate ale unei destinații turistice majore, Carlsbad Caverns.
Povestea timpurie a carlsbadului este în esență povestea unui singur individ, Jim White. În adolescență în anii 1890, White a rătăcit lângă campingul său din GuadalupeMountains din sud-estul New Mexico, când a observat un ciudat nor întunecat care se învârtea de pe podeaua deșertului. „Am crezut că este un vulcan”, a spus el mai târziu, „dar atunci nu am mai văzut un vulcan.” Urmărind norul la originea sa la gura unei caverne gigantice, White stătea transfixat de spectacolul de milioane de lilieci care se revarsă. în exodul lor de vânătoare nocturnă. Așa a început obsesia lui de-a lungul vieții cu Carlsbad Caverns, pe care l-a explorat în general singur, cu doar sclipirea slabă a unei lămpi cu kerosen pentru a-l ghida. Poveștile lui White despre un vast labirint subteran l-au făcut să fie ceva de râs local, până când a convins un fotograf să-l însoțească în peșteră în 1915. În lunile care au urmat, White avea să coboare vizitatorii într-o găleată de fier pe un troliu vag în întuneric 170 picioare mai jos. Astăzi, desigur, obsesia sa solitară a devenit un parc național care atrage jumătate de milion de vizitatori pe an.
Dar, probabil, cel mai surprinzător aspect al poveștii Carlsbad este faptul că, chiar la sfârșitul anilor '70, când vizitatorii zilnici de vară numărau în mii, mineralogia cavernelor și numeroasele sale caracteristici nedumerite au fost cu greu studiate. Speleologia, sau studiul peșterilor, era abia o știință respectabilă și, potrivit expertului peșterii Carol Hill, geologii obișnuiți aveau tendința să-i respingă pe cei care erau atrași de subiect.
Apoi, într-o zi din octombrie 1971, Hill și alți trei tineri studenți absolvenți de geologie au urcat pe o scară abruptă într-una din camerele îndepărtate ale lui Carlsbad. În timp ce se plimbau în jurul camerei misterului, numit pentru zgomotul ciudat făcut de vânt acolo, au fost dezlănțuiți de pete de argilă albăstruie la picioarele lor și de cruste crude, asemănătoare cu porumbul de pe pereți. Încă mai erau blocurile masive ale unui mineral moale, alb, în altă parte a peșterii. Asemenea blocuri nu ar fi trebuit să fie deloc acolo.
Pentru un singur lucru, acest mineral, ghips, se dizolvă rapid în apă. Și explicația convențională a modului în care se formează peșterile implică acțiunea apei - o mulțime de ea - percolarea prin calcar de-a lungul a milioane de ani. Chimia este simplă: pe măsură ce ploaia cade prin atmosferă și trântește în sol, ridică dioxidul de carbon și formează o soluție acidă slabă, acidul carbonic. Această apă subterană ușor corozivă mănâncă calcarul și, peste eoni, gravură o peșteră.
Conform acestei teorii universal acceptate, toate peșterile calcaroase ar trebui să fie compuse din coridoare lungi și înguste. Cu toate acestea, așa cum știe cineva care a călcat prin atracția principală a lui Carlsbad, Sala Mare, este o sală gigantică, asemănătoare catedralei, care se întinde pe echivalentul a șase terenuri de fotbal. Dacă un râu subteran important a sculptat această imensă cavernă, acesta ar fi trebuit să erodeze sau să fi dat deoparte tot ce-i stătea în cale, inclusiv gips. Cu toate acestea, grămezi albe uriașe din lucrurile de până la 15 metri grosime se află pe podeaua Camerei Mari, unul dintre cele mai mari spații rupestre din lume.
Uluit, Hill a fost nevoit să concluzioneze că trebuie să fi existat o metodă drastic diferită de formare a peșterilor în Munții Guadalupe. Curând a venit cu o teorie asemănătoare cu cea a lui Egemeier: aceea că sulfura de hidrogen emisă de câmpurile de petrol și gaz din apropiere se ridicase prin munți și reacționase cu oxigenul din apele subterane pentru a produce acid sulfuric, care a mâncat apoi peșterile de-a lungul a milioane de ani. .
Teoria ei cu sulfură de hidrogen a stârnit un scepticism intens în rândul geologilor, care au căutat dovezi, pe care Carlsbad, ca „mort” sau care nu mai formează o cavernă, nu le putea oferi. Pentru a confirma teoria lui Hill, oamenii de știință trebuiau să investigheze un site unde acidul sulfuric încă mânca departe în peșteră - așa cum era la Lower Kane. Dar de-a lungul anilor, mica peșteră de sub calea ferată fusese mai mult sau mai puțin uitată.
În 1987, studiul minuțios al lui Hill despre Guadalupes a apărut în cele din urmă, coincidând cu publicarea operei lui Stephen Egemeier după moartea sa în 1985. Aceste studii, împreună cu noi descoperiri ale unei mîini de alte peșteri sulfide active din întreaga lume, s-au dovedit dincolo de orice îndoială. că peșterile din unele regiuni erau formate din acid sulfuric. Dar acum a apărut o întrebare mai tentantă: Cum ar putea viața să prospere în peșterile întunecate pline de gaz toxic?
Unul dintre momentele mele înspăimântătoare care vizitau Kane-ul de jos a fost când mi-am îndreptat raza de lanternă către una dintre cele trei bazine ale peșterii. Chiar sub suprafața apei, se întindea un tipar nebun de covorașe filmate, în nuanțe uimitoare de albastru-negru, vermilion și portocaliu Day-Glo, ca și cum un artist pop din anii '60 ar fi aruncat vopsea în toate direcțiile. În unele locuri, modelele de portocale îmbrâncite, îmbrăcate, mi-au amintit de imagini NASA de pe suprafața stearpă a lui Marte. În altele, părea că cineva ar fi aruncat sosul de spaghete în apă. Și plutind în apă direct deasupra fiecărui izvor, filamentele albe de spidery, ca niște stânci delicate, au efectuat un dans fantomatic subacvatic în curenții care se zvârleau de jos.
Culorile psihedelice aparțineau tuturor covorașelor bacteriene, filmelor gelatinoase ale compușilor carbonici generați de microbii invizibili. Aceste subproduse vii ale activității bacteriene pot fi văzute în jurul izvoarelor termale din Yellowstone și din alte părți, deși la suprafață pot fi copleșiți de concurența din alge și alte organisme. Dar ce făceau aici în Kane de Jos, care prosperau atât de abundent într-un loc cu gaze otrăvitoare și fără soare?
În cea mai mare parte a secolului XX, oamenii de știință credeau că nicio bacterie nu poate exista mai mult de câțiva metri sub solul sau nămolul oceanic; mai jos de asta, credeau oamenii de știință, viața pur și simplu s-a stins. Apoi, în 1977, a venit descoperirea uimitoare a viermilor cu tuburi bizare și a altor animale exotice, toți îmbrăcați în jurul vulcanilor scufundați atât de adânc în Pacific, încât lumina soarelui nu-i ajunge. Acest ecosistem mondial s-a dovedit a depinde aproape în întregime de activitatea bacteriilor iubitoare de sulf, care prospera de curenții și gazele scaldate eliberate de gurile de evacuare subterane. Dezvăluiri la fel de uimitoare despre microbi în alte locuri improbabile au urmat curând: bacteriile au fost găsite în miezuri găurite la mai mult de o milă sub Virginia, în interiorul rocilor din Antarctica inospitală și la mai mult de șase mile adâncime în Pacific, în partea de jos a tranșeului Marianas. Unii oameni de știință speculează acum că bacteriile subterane ascunse pot egala cu masa tuturor materialelor vii de mai sus.
Această „viață întunecată”, izolată de miliarde de ani, deschide perspective sătuitoare pentru oamenii de știință. Microbiologii speră că bacteriile subterane pot duce la noi antibiotice sau agenți anticancerigeni. Specialiștii NASA îi investighează în speranța identificării semnăturilor pe care le-ar putea recunoaște în probele de rocă de pe Marte sau în sondele care pot pătrunde într-o zi în mările înghețate ale Europei, una dintre lunile lui Jupiter.
Însă provocarea pentru toți acești vânători de bug-uri subterane este accesul, care este locul în care intră Kane de jos. „Peșterile oferă o fereastră perfectă pentru lumea normală ascunsă a activității microbiene”, spune Diana Northup, un investigator al peșterilor de la Universitate. din New Mexico. „Unii cercetători speculează că viața a evoluat prima dată în subteran și s-a mutat la suprafață pe măsură ce condițiile se îmbunătățeau. Dacă acest lucru este adevărat, atunci studiile asupra microbilor subterani pot oferi indicii despre natura unora dintre cele mai vechi forme de viață ale pământului. "
Deși LowerKaneCave mi-a oferit o înmuiere și o vânătăi sau două, disconforturile mele nu erau nimic comparativ cu kilometrii de zgârietură și stoarcere necesară pentru a pătrunde în multe alte peșteri cu sulfură. Accesibilitatea sa a fost unul dintre motivele pentru care Lower Kane a atras-o pe Annette Summers Engel pentru prima dată în 1999 și în fiecare an, permițând ei și echipei sale de geologi, geochimiști și experți în ADN să poată transporta echipamente științifice în interior și în exterior cu o ușurință relativă. Testele lor inițiale au confirmat rapid că Stephen Egemeier a avut dreptate: acidul sulfuric, rezultatul hidrogenului sulfurat care reacționează cu oxigenul, încă mânca departe de pereții peșterii. Cea mai interesantă întrebare a fost dacă covorașele bacteriene de la Lower Kane adăugau la atacul acid. Deoarece unele bacterii produc acid sulfuric ca produse de deșeuri, cu siguranță părea posibil. Planul lui Summers Engel era să abordeze întrebarea din mai multe unghiuri diferite. Un test ADN, de exemplu, ar putea identifica anumite microbi. Alte teste pot spune dacă un microb s-a alimentat, să zicem, sulf sau fier și dacă a fost stresat sau înfloritor.
Rezultatele preliminare au depășit cercetătorii. „Când am ajuns pentru prima oară la Lower Kane”, spune Summers Engel, „am presupus în mod firesc că fiecare covoraș va consta în principal din microbi cu oxid de sulf. Asta părea de bun simț. Ceea ce am găsit, în schimb, a fost o complexitate uimitoare. ”Fiecare covoraș s-a dovedit, de fapt, la fel de divers ca un bloc din orașul Manhattan. Existau o mulțime de microbi alimentați cu sulf, toate alimentând gazele care se scurg în izvoare. Dar a existat și un amestec revoltător de alte bacterii. De exemplu, unii, ignorați de sulf, alimentau deșeurile generate de vecinii lor. Nici insectele nu au fost aruncate la întâmplare. Bacterii care mănâncă sulf, de exemplu, s-au reunit în vârful covorului; ca consumatori lacomi de oxigen, aveau nevoie de aerul de la suprafața izvorului pentru a supraviețui. Producătorii de metan care nu au nevoie de oxigen au fost concentrați, în mod previzibil, pe fundul covorului.
Pentru a afla cum afectează în general pe covorașul covorașii, oamenii de știință au conceput un test de simplitate elegantă, implicând două tuburi de plastic, fiecare conținând așchii identice de calcar. Gura unuia era acoperită cu o plasă brută de plastic, permițând atât microbilor, cât și apei de la izvor să se învârte în interior. Cealaltă a fost acoperită cu o membrană care a admis apă, dar a păstrat microbii. După ce a scufundat ambele tuburi în primăvară timp de câteva luni, echipa a studiat jetoanele la microscop. Cipul expus atât la apa acidă cât și la microbi a fost mai grav pus la piept și cicatrizat decât cel expus singur la apă. Iată dovada că microbii producători de acid au accelerat crearea peșterii. „Nu există nicio întrebare că microbii se adaugă la chimia acidului care dizolvă calcarul”, spune geochimistul de la Universitatea din Texas, Libby Stern, „și că, fără covorașe, Kane-ul de jos ar fi probabil format într-un ritm mult mai lent.”
Însă o altă descoperire a fost și mai tentantă: o specie cu totul nouă de microbi, identificată tentativ de către Megham Porter, biologul BrighamYoungUniversity. Noul organism apare în strânsă legătură cu microbii care se găsesc la orificiile de evacuare subterană din Pacific, un punct probabil de origine pentru apariția vieții. „Aceasta este o descoperire interesantă”, spune Porter, „pentru că implică faptul că tipurile de metabolisme găsite în LowerKaneCave sunt foarte vechi.” De asemenea, se potrivește cu dovezi crescânde ale faptului că viața ar fi putut începe în profunzime. În paradisurile subterane precum peșterile, gurile de evacuare subterane și în sol, microbii primitivi ar fi fost protejați de exploziile vulcanice, bombardamentele de meteoriți și radiațiile ultraviolete intense, care au făcut planeta atât de inospitală în primii ani. În aceste refugii antice, pe care oamenii le-au dat seama doar cum să pătrundă, viața a evoluat departe de lumina soarelui, adesea în condiții extreme de căldură și aciditate. Covorașele psihedelice ale lui Kane ne reamintesc cât de mult trebuie să fi fost străbunii antici ai pământului extraordinar de diversi și rezistenți.
Dar orizonturile cercetării peșterilor se întind cu mult peste propria noastră planetă. Mulți astronomi și geologi speculează că luna Europa și Marte a lui Jupiter fiecare condiții de apă și de suprafață portuare seamănă cu ale noastre. Dacă microbii pot supraviețui în condiții dure aici, de ce nu și acolo? „Munca noastră în peșteri a lărgit limitele de viață cunoscute pe propria noastră planetă”, spune Penny Boston. „Dar este, de asemenea, o repetiție excelentă pentru studierea site-urilor biologice de pe alte planete și pentru a ne împinge imaginația pentru a conecta„ interior-terestrele ”pământului cu cele ale spațiului exterior.”
