Mikroberna som överlevde en bergskedjas uppgång och fall
En ny studie visar att mikrobiellt liv djupt nere i jordskorpan har blomstrat under hundratals miljoner år av bergskedjebildning och erosion. Genom att analysera mineral, vätskor och gaser i ett 2 300 meter djupt borrhål i mellersta Sverige har forskarna kunnat spåra återkommande perioder av metanproducerande liv, kopplade till stora geologiska händelser som format Skandinavien.
Djupt nere i berggrunden finns ett av jordens minst utforskade ekosystem. Där lever mikrobiella samhällen som kan utföra uråldriga processer, bland annat att producera metan. Nu har ett internationellt forskarlag, lett av forskare vid Linnéuniversitetet, kunnat kartlägga en ovanligt lång historia av denna aktivitet i den djupa biosfären.
Spår av metan bevarade i berggrunden
Forskarna analyserade kalcit som fyller sprickor i borrkärnan COSC-2, som borrats väster om Östersund. Borrhålet sträcker sig mer än 2 300 meter ner i berggrunden och passerar genom flera geologiska lager som bildats under skilda perioder av jordens historia.
Resultaten visade ovanligt kraftiga avvikelser i kalcitens kolisotopsammansättning – ett kännetecken för mikrobiell metanproduktion. När mikroorganismerna bildar metan tar de företrädesvis upp den lättare kolisotopen, vilket lämnar ett tydligt kemiskt fingeravtryck kvar i den omgivande mineralen.
– Det här hör till de tydligaste mineralbundna spåren av mikrobiell metanproduktion på stora djup som vi har sett. De visar att mikrobiella samhällen har lämnat ett kemiskt arkiv över sin aktivitet djupt nere i jordskorpan, säger Henrik Drake, professor vid Linnéuniversitetet.
Miljontals år av mikrobiell aktivitet
Genom att åldersbestämma mineralen kunde forskarna se när metanproduktionen ägt rum. Resultatet var inte en enskild händelse utan flera klart avgränsade perioder av mikrobiell aktivitet – från omkring 378 miljoner år sedan till så sent som för 1,8 miljoner år sedan.
– Det här visar att den djupa biosfären inte är statisk. Den reagerar i stället på geologiska processer över enorma tidsrymder och aktiveras eller avtar när förutsättningarna förändras, säger Femke van Dam, forskare vid Linnéuniversitetet och studiens försteförfattare.
Anmärkningsvärd motståndskraft
Borrhålet skär igenom bergarter som en gång ingick i bergskedjan Kaledoniderna, som en gång sträckte sig över Skandinavien men som nötts ner under hundratals miljoner år. Med tiden förändrades förhållandena i de djupa sprickorna, men det mikrobiella livet bestod.
– Våra resultat visar på en anmärkningsvärd motståndskraft. De här mikroorganismerna har överlevt tektoniska omvälvningar, bergarter som begravts djupt och sedan lyfts upp igen, och stora temperaturväxlingar. Gång på gång har de kunnat kolonisera och återaktivera djupa livsmiljöer så snart förhållandena blivit gynnsamma, säger Henrik Drake.
– Det långsiktiga perspektivet är avgörande. Det visar att den djupa biosfären är nära sammanflätad med jordens geologiska utveckling, och att liv kan bestå mycket längre och under mer växlande förhållanden än vi ofta antar, säger Femke van Dam.
Underlättar sökandet efter liv
Upptäckten öppnar nya möjligheter att tolka spår av liv i berggrunden på andra platser – och till och med på andra planeter.
– Att förstå hur liv anpassar sig och består djupt under markytan hjälper oss att bättre avgöra var vi bör leta efter liv på andra platser. Det har också betydelse för hur ekosystem i den djupa berggrunden kan komma att reagera på framtida förändringar, till exempel sådana som drivs av energianvändning och klimatförändringar, säger Henrik Drake.
Mer information
Länk till studien: ”Episodic records of deep microbial methanogenesis throughout the Caledonian mountain range exhumation” i Communications Earth & Environment.