Løser et mangeårigt mysterium om ørkenens klippekunstlærred

Gå rundt i en ørken stort set overalt i verden, og til sidst vil du bemærke mørkplettede sten, især hvor solen skinner stærkest og vandet pibler ned eller duggen samler sig. Nogle steder, hvis du er heldig, du kan falde over gammel kunst – helleristninger – skåret ind i pletten. Årevis, imidlertid, forskere har forstået mere om helleristningerne end den mystiske mørke plet, kaldet rock lak, hvori de blev tegnet.

I særdeleshed, videnskaben er endnu ikke nået til en konklusion om, hvor rock lak, som er usædvanligt rig på mangan, kommer fra.

Nu, forskere ved California Institute of Technology, Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory og andre steder mener, at de har et svar. Ifølge en nylig avis i Proceedings of the National Academy of Sciences , stenlak efterlades af mikrobielle samfund, der bruger mangan til at forsvare sig mod den straffende ørkensol.

Mysteriet med rock lak er gammelt, sagde Usha Lingappa, en kandidatstuderende på Caltech og studiets hovedforfatter. "Charles Darwin skrev om det, Alexander von Humboldt skrev om det, " hun sagde, og der er en langvarig debat om, hvorvidt det har en biologisk eller uorganisk oprindelse.

Men, Lingappa sagde, hun og hendes kolleger satte sig faktisk ikke for at forstå, hvor rock lak kommer fra. I stedet, de var interesserede i, hvordan mikrobielle økosystemer i ørkenen interagerer med stenlak. For at gøre det, de anvendte så mange teknikker, som de kunne finde på:DNA-sekventering, mineralogiske analyser, elektronmikroskopi, og - hjulpet af Stanford Synchroton Radiation Lightsource (SSRL) videnskabsmand Samuel Webb - avancerede røntgenspektroskopimetoder, der kunne kortlægge forskellige slags mangan og andre elementer i prøver af stenlak.

"Ved at kombinere disse forskellige perspektiver, måske kunne vi tegne et billede af dette økosystem og forstå det på nye måder, " sagde Lingappa. "Det var der, vi startede, og så faldt vi lige ind i denne hypotese" for dannelse af stenlak.

Blandt holdets vigtigste observationer var, at mens mangan i ørkenstøv normalt er i partikelform, det blev aflejret i mere sammenhængende lag i lak, en kendsgerning afsløret af røntgenspektroskopimetoder på SSRL, der ikke kun kan fortælle, hvilke kemiske forbindelser der udgør en prøve, men også hvordan de er fordelt, i mikroskopisk skala, gennem hele prøven.

Den samme analyse viste, at den slags manganforbindelser i lak var resultatet af igangværende kemiske cyklusser, i stedet for at blive udeladt i solen i årtusinder. Den information, kombineret med forekomsten af ​​bakterier kaldet Chroococcidiopsis, der bruger mangan til at bekæmpe de oxidative virkninger af den hårde ørkensol, førte Lingappa og hendes team til at konkludere, at stenlak blev efterladt af disse bakterier.

For hans vedkommende, Webb sagde, at han altid nyder et manganprojekt - "Jeg har været mangafil i et stykke tid nu" - og at dette projekt ankom på det perfekte tidspunkt, givet fremskridt inden for røntgenspektroskopi på SSRL. Forbedringer i røntgenstrålestørrelsen gjorde det muligt for forskerne at få et finere billede af stenlak, han sagde, og andre forbedringer sikrede, at de kunne få et godt kig på deres prøver uden risiko for at beskadige dem. "Vi roder og finjusterer altid tingene, og jeg tror, ​​det var det rigtige tidspunkt for et projekt, som måske for 5 eller 10 år siden ikke ville have været gennemførligt."