Исследовательская группа под руководством Эрика Бойда изучила, как всплеск небольших землетрясений в 2021 году повлиял на сообщества микробов, обитающих глубоко под вулканическим плато Йеллоустон. Эти микроорганизмы живут в системах горных пород и воды далеко под поверхностью, где полностью отсутствует солнечный свет. Вместо фотосинтеза они полагаются на химические реакции, которые происходят при движении воды через трещиноватые породы. Именно эта химия обеспечивает энергию, необходимую для поддержания многих форм подземной жизни.
Землетрясения способны преобразовывать эту среду несколькими способами. Подземные толчки могут вскрывать новые поверхности пород, вытеснять жидкости, которые ранее были герметично запечатаны, и перенаправлять поток воды. Каждый из этих эффектов способствует возникновению новых химических реакций, что, в свою очередь, изменяет типы энергии, доступные для микробных сообществ. Ученые называют это изменение доступных ресурсов сдвигом в химическом «меню», из которого могут черпать питание микробы.
Чтобы понять, как сейсмическая активность повлияла на эту скрытую экосистему, исследователи собрали образцы воды из скважины глубиной почти 100 метров, расположенной вдоль западного края озера Йеллоустон. Они отбирали пробы пять раз в течение 2021 года, что позволило им получить уникальное представление о том, как менялись условия как сразу после событий, так и в последующие месяцы.
Анализ этих образцов показал заметное увеличение содержания водорода, сульфида и растворенного органического углерода после землетрясений. Эти соединения служат важными источниками энергии для многих подземных организмов. По мере изменения химического состава воды команда также обнаружила рост планктонных клеток, что указывает на увеличение количества микробов в водной толще. Эта комбинация химических и биологических изменений свидетельствует о том, что рой землетрясений временно увеличил ресурсы, доступные для глубоководной микробной жизни.
Помимо увеличения числа клеток, Бойд и его коллеги заметили, что типы присутствующих микробов со временем менялись. Этот результат примечателен, поскольку подземные микробные сообщества в континентальных водоносных горизонтах обычно считаются относительно стабильными. В отличие от них, система Йеллоустона быстро и заметно отреагировала на импульс сейсмической энергии.
Кинетическая энергия, связанная с землетрясениями, может влиять как на химический состав, так и на биологический состав водоносных жидкостей. Результаты исследования показывают, что даже небольшие сейсмические события способны вызывать значимые экологические сдвиги глубоко под землей.
Процессы, наблюдаемые в йеллоустонской скважине, возможно, не уникальны. Многие регионы по всему миру регулярно испытывают сейсмическую активность, которая также может преобразовывать подземные источники энергии. Если этот механизм широко распространен, он мог бы объяснить, как микробная жизнь сохраняется в глубоких и изолированных средах. Команда также отмечает, что аналогичная динамика может происходить и на других каменистых планетах, содержащих воду. Если землетрясения или подобные геологические движения способны обновлять химические ресурсы под поверхностью, это может расширить возможные места обитания для микробов на таких мирах, как Марс.
