Микробная жизнь колонизирует кратеры после ударов и процветает миллионы лет

Фото из открытых источников

78 миллионов лет назад астероид диаметром 1,6 км врезался в территорию современной Финляндии, образовав кратер шириной 23 км и глубиной 750 км. Катастрофический удар создал трещиноватую гидротермальную систему в разрушенной коренной породе под кратером. Другие ударные структуры свидетельствуют о том, что после столкновения жизнь колонизировала разрушенную породу и нагревала протекавшую через неё воду. Однако определить, когда именно произошла эта колонизация, сложно.

Новое исследование впервые точно показывает, когда произошла эта колонизация. Группа исследователей определила дату заселения гидротермальной системы под ударной структурой Лаппаярви возрастом 78 миллионов лет микробной жизнью. Их исследование было опубликовано в журнале Nature Communications. 

«Это невероятно захватывающее исследование, поскольку оно впервые позволяет связать все точки воедино», — говорит Гордон Осински из Западного университета (Канада).

«Глубоко трещиноватые породы метеоритных ударных структур рассматриваются как очаги микробной колонизации Земли и других планетарных тел», — пишут авторы. «Биологические признаки такой колонизации редки, однако, что самое важное, прямые геохронологические доказательства, связывающие колонизацию с гидротермальными системами, образовавшимися в результате удара, полностью отсутствуют».

Открытие основано на восстановлении сульфита. Некоторые микробы используют анаэробный дыхательный процесс, при котором для присоединения электронов используется сульфат, а не кислород. Это фундаментальный процесс, способствующий глобальному циклу сульфатов и углерода на Земле. По сути, микробы расщепляют органические соединения в качестве источника энергии и восстанавливают сульфат до сероводорода.

Исследователи использовали мощный, передовой анализ изотопных биосигнатур и радиоизотопное датирование, чтобы отследить микробное восстановление сульфатов в минералах и трещинах в гидротермальной системе под кратером.

«Впервые мы смогли напрямую связать микробную активность с падением метеорита, используя геохронологические методы. Это показывает, что такие кратеры могут служить средой обитания для жизни на протяжении всей жизни после падения», — говорит соавтор исследования профессор Хенрик Дрейк из Университета Линнея в Швеции.

«Первое обнаруженное отложение минералов при температурах, пригодных для существования жизни (47,0 ± 7,1 °C), произошло 73,6 ± 2,2 млн лет назад и представляло собой пирит, существенно обедненный 34S, что соответствует микробной сульфатредукции», — объясняют авторы в своем исследовании.

«Самое интересное то, что мы не только видим признаки жизни, но и можем точно определить, когда это произошло. Это даёт нам хронологию того, как жизнь находит выход после катастрофического события», — говорит соавтор исследования Якоб Густафссон из Университета Линнея.

Примерно через 10 миллионов лет после удара появляются новые свидетельства микробной колонизации, поскольку температура продолжала постепенно понижаться. Минералы отлагались в пустотах (геологический термин, обозначающий полости, выстланные кристаллами минералов). В состав этих минералов входит кальцит-13, образующийся в процессе микробной сульфатредукции. Это мощный и убедительный биосигнал, подтверждающий полученные результаты. Спустя 10 миллионов лет после удара эти минералы служат ещё одним доказательством того, что микробы в течение длительного времени процветали в гидротермальной системе.

«Это невероятно захватывающее исследование, поскольку оно впервые связывает все точки воедино. Ранее мы находили доказательства того, что микробы колонизировали ударные кратеры, но всегда оставались вопросы о том, когда это произошло и было ли это связано с самим ударом или каким-то другим процессом, произошедшим миллионы лет спустя. До сих пор», - сказал соавтор исследования Гордон Осински из Западного университета Канады.

Эти открытия открывают окно в мир, где может зародиться жизнь. Известно, что астероиды переносят основные строительные блоки жизни, включая аминокислоты. Возможно, они не только распространяют эти материалы по солнечным системам и галактикам в соответствии с принципами панспермии, но и создают готовую среду для зарождения жизни. Исследование также показывает, как жизнь может восстановиться после катастрофического удара, способного разрушить биосферу.

Исследователи утверждают, что микробная колонизация ударной структуры Лаппаярви является аналогом возникновения жизни на ранней Земле и даже на Марсе. Их методы анализа могут быть использованы для изучения микробной колонизации других ударных структур на Земле. Кроме того, они применимы к любым миссиям по возвращению образцов с Марса или других небесных тел.

«Эти выводы подтверждают способность метеоритных ударов среднего (и крупного) размера генерировать долгосрочные гидротермальные системы, способствующие микробной колонизации по мере остывания кратера до условий окружающей среды, что может иметь важные последствия для возникновения жизни на Земле и за ее пределами», — заключают авторы.