Нечто из глубин: ученые раскрыли, что может поддерживать жизнь в пещерах

Глубоко под землёй, скрытые от дневного света, существуют уникальные миры горных пород и минералов, обладающие своим собственным, завораживающим свечением.

Когда на них попадает ультрафиолетовое излучение, они начинают светиться ярчайшими оттенками розового, синего и зелёного — это результат особых химических реакций, заложенных в них миллионы лет назад.

Учёные-астробиологи, в числе которых профессор Джошуа Себри из Университета Северной Айовы, изучают это явление, чтобы понять, как зарождалась и поддерживалась жизнь в самых экстремальных условиях на нашей планете.

Конечная цель этих исследований довольно амбициозна: применить полученные знания к поиску жизни в самых отдалённых уголках Солнечной системы, например, на ледяной луне Юпитера — Европе.

Одним из ключевых объектов исследования стала пещера Уинд в Южной Дакоте. По мнению Себри, её химический состав удивительно схож с предполагаемым составом Европы, но при этом до неё гораздо проще добраться.

Именно поэтому команда Себри, включающая студентов его университета, спускалась на сотни футов под землю, чтобы изучать минеральные образования и необычные формы жизни, существующие во тьме и холоде. По словам Себри, основная задача проекта — расшифровать подземные химические процессы, которые могут стать ключом к пониманию того, как жизнь способна сохраняться даже в самых враждебных средах.

Когда исследователи начали обследовать новые участки пещеры Уинд и других подобных ей по всей территории США, они не просто наносили на карту проходы и подземные ручьи — они взяли с собой специальное оборудование, так называемые "чёрные фонари" (ультрафиолетовые лампы).

И вот тогда произошло нечто невероятное: казалось бы, совершенно безжизненные каменные стены вдруг преобразились. Под лучами ультрафиолета они начали светиться — причём разными цветами, в зависимости от того, какие примеси попали в породу миллионы лет назад. Эти светящиеся "окаменелости" прошлого рассказали учёным о древних потоках воды, некогда протекавших по этим же местам и приносивших минералы с поверхности. Себри вспоминает, как обычная на вид коричневая стена вдруг оживала под "чёрным светом", являя яркий слой флуоресцентного минерала — маркер того места, где когда-то, 10 или 20 тысяч лет назад, плескалась вода.

Традиционный метод изучения пещер обычно подразумевает отбор проб породы с последующим анализом в лаборатории, но команда Себри пошла другим путём.

Они использовали портативный спектрометр, который позволял прямо на месте "считывать" флуоресцентный "отпечаток" химического состава породы, не повреждая саму пещеру. Такой подход не только сберегает природные объекты нетронутыми, но и позволяет учёным уносить с собой всю собранную информацию.

Студентка Анна Ван Дер Вейде, участвовавшая в этих экспедициях, сейчас работает над созданием общедоступного каталога таких флуоресцентных "отпечатков", который станет дополнением к классическим картам пещер и даст более полную картину их формирования.

Параллельно с Анной другие студенты из группы Себри вели собственные направления исследований. Жаклин Хегген изучала пещерные организмы как аналог потенциальных обитателей внеземных сред; Джордан Холлоуэй конструировал автономный спектрометр, который в будущем можно будет использовать в космических миссиях; а Селия Лангемо искала способы повысить безопасность исследователей, работающих в таких экстремальных условиях. Все они, вместе с Себри, представят свои результаты на весеннем собрании Американского химического общества.

Сам процесс исследований был далеко не прост. В пещере Мистери в Миннесоте, где температура едва превышала 9 градусов Цельсия, учёным приходилось прятать батарейки спектрометров в грелки для рук, чтобы те не вышли из строя. Не раз им доводилось протискиваться через узкие — шириной всего 30 сантиметров — щели на сотни метров, иногда теряя обувь или одежду. Случалось стоять по колено в ледяной воде, рискуя затопить аппаратуру.

Но именно эти трудности и привели к открытиям. Так, в пещере Уинд команда обнаружила, что богатые марганцем воды не просто протекали когда-то через эти туннели — они буквально сформировали саму пещеру, создав полосатые кальциты, розовеющие под ультрафиолетом. По мнению Себри, это указывает на совершенно новый, ранее не рассматриваемый механизм образования пещер — когда более мягкий кальцит, подпитываемый марганцевой водой, разрушался, расширяя подземные полости.

Для студентов эти экспедиции стали не только научной школой, но и приключением. Анна Ван Дер Вейде вспоминает, как удивительно было увидеть, как теоретические знания вдруг обретают жизнь в темноте пещеры, и понять, на что ты сам способен в таких условиях.

В ближайших планах Себри — верифицировать точность метода флуоресценции через сравнение с традиционными лабораторными анализами, а также вплотную заняться пещерными водами, которые тоже обладают флуоресцентными свойствами. Е

го конечная цель — понять, как поверхностная жизнь Земли влияет на подземную, и затем экстраполировать эти знания на поиски жизни в других уголках Солнечной системы — там, где есть похожие, насыщенные минералами воды. Исследования финансировались НАСА и Консорциумом космических грантов штата Айова — яркий пример того, как казалось бы "чисто земные" открытия могут открыть двери к звёздам.

Уточнения

Айова - 29-й по счёту штат США, расположенный на Среднем Западе в области, называемой "Сердце Америки".