Mikrober kan fungere som gatekeepere for Earths Deep Carbon

For to år siden besøgte et hold videnskabsmænd Costa Ricas subduktionszone, hvor havbunden synker under kontinentet og vulkaner tårner sig op over overfladen. De ønskede at finde ud af, om mikrober kan påvirke kredsløbet af kulstof, der bevæger sig fra Jordens overflade ind i det dybe indre. Ifølge deres nye undersøgelse i Natur , svaret er bekræftende - ja det kan de.

Denne banebrydende undersøgelse viser, at mikrober forbruger og - afgørende - hjælper med at fange en lille mængde synkende kulstof i denne zone. Dette fund har vigtige konsekvenser for forståelsen af ​​Jordens grundlæggende processer og for at afsløre, hvordan naturen potentielt kan hjælpe med at afbøde klimaændringer.

Ved en subduktionszone er der kommunikation mellem Jordens overflade og indre. To plader støder sammen, og den tættere plade synker, transportere materiale fra overfladen ind i Jordens indre. At vise, at mikroberne ved den nære overflade spiller en fundamental rolle i, hvordan kulstof og andre elementer bliver låst fast i skorpen, giver en dyb ny forståelse af Jordens processer og hjælper forskere med at modellere, hvordan Jordens indre kan udvikle sig over tid.

Medforfatter, Professor Chris Ballentine, Leder af Institut for Geovidenskab ved University of Oxford, sagde:'Det, vi har vist i denne undersøgelse, er, at i områder, der er kritisk vigtige for at bringe kemikalier tilbage på planeten - disse store subduktionszoner - binder livet kulstof. På geologiske tidsskalaer kan livet kontrollere kemikalierne ved overfladen og lagre elementer som kulstof i skorpen.'

Dette er det første bevis på, at underjordisk liv spiller en rolle i at fjerne kulstof fra subduktionszoner. Det er veletableret, at mikrober er i stand til at tage kulstof opløst i vand og omdanne det til et mineral i klipperne. Denne undersøgelse viser, at processen foregår i stor skala på tværs af en subduktionszone. Det er en naturlig CO2-bindingsproces, som kan kontrollere tilgængeligheden af ​​kulstof på Jordens overflade.

Hovedforfatter, Dr. Peter Barry, som udførte forskningen, mens han var ved Institut for Geovidenskab, Oxford University, sagde:'Vi fandt ud af, at en betydelig mængde kulstof bliver fanget i ikke-vulkaniske områder i stedet for at undslippe gennem vulkaner eller synke ned i Jordens indre.

'Indtil dette tidspunkt havde videnskabsmænd antaget, at liv spiller meget lidt eller ingen rolle i, hvorvidt dette oceaniske kulstof transporteres helt ind i kappen, men vi fandt ud af, at liv og kemiske processer arbejder sammen for at være gatekeeperne for kulstoflevering til kappen.'

Under den 12-dages ekspedition, den 25-personers gruppe af tværfaglige videnskabsmænd indsamlede vandprøver fra termiske kilder i hele Costa Rica. Forskere har længe forudsagt, at disse termiske vande spytter gamle kulstofmolekyler ud, fratrukket millioner af år før. Ved at sammenligne de relative mængder af to forskellige slags kulstof - kaldet isotoper - viste forskerne, at forudsigelserne var sande, og at tidligere ukendte processer var i gang i skorpen over subduktionszonen, virker til at fange store mængder kulstof.

Efter deres analyser, forskerne vurderede, at omkring 94 procent af det kulstof omdannes til calcitmineraler og mikrobiel biomasse.

Senior forfatter, Karen Lloyd, lektor i mikrobiologi ved University of Tennessee, Knoxville, sagde:'Disse mikrober binder bogstaveligt talt kulstof. Forskere arbejder aktivt på kulstofbinding for at afbøde klimaændringer og kulstofopsamling og -lagring som et middel til at begrave drivhusgasser over lange tidsperioder. Vores undersøgelse er et rigtig godt eksempel på, hvor dette sker naturligt, og det var tidligere ikke anerkendt. Denne undersøgelse viser, at dette sker på et stort, reservoir skala.'

Maarten de Moor, medforfatter og professor ved National University of Costa Ricas Observatory of Volcanology and Seismology, sagde:'Det er forbløffende at overveje, at små mikrober potentielt kan påvirke geologiske processer på lignende skalaer som disse kraftfulde og visuelt imponerende vulkaner, som er direkte ledninger til Jordens indre. De processer, vi har identificeret i denne undersøgelse, er mindre indlysende, men de er vigtige, fordi de opererer over enorme rumlige områder i sammenligning med vulkaner.'

Forskerne planlægger nu at undersøge andre subduktionszoner for at se, om denne tendens er udbredt. Hvis disse biologiske og geokemiske processer forekommer over hele verden, de ville oversætte til 19 procent mindre kulstof, der trænger ind i den dybe kappe end tidligere anslået.

Medforfatter Donato Giovannelli, Adjunkt ved University of Naples Federico II og tilknyttet videnskabsmand ved CNR-IRBIM og Rutgers University, sagde:'Der er sandsynligvis endnu flere måder, hvorpå biologi har haft en overordnet indvirkning på geologien, vi har bare ikke opdaget dem endnu.'

Dr. Peter Barry, nu en Associate Scientist ved Woods Hole Oceanographic Institution, tilføjede:'Vi har folk fra tre forskellige felter, der arbejder sammen, og kun med sådan en tværfaglig tilgang kan man lave sådanne gennembrud. Bevæger sig fremad, this will change how people look at these systems. For me that is thrilling.'