Hingga awal 1990-an, tidak ada yang menyangka betapa aktifnya kehidupan penghuni kedalaman bumi itu. Para ilmuwan sekarang percaya bahwa mikroba yang hidup di bawah tanah mungkin telah membantu membentuk benua, melepaskan oksigen, dan memberi kehidupan seperti yang kita ketahui. Majalah Atlantik mengeksplorasi bagaimana mempelajari mikroorganisme ini di planet kita dapat membantu mendeteksi kehidupan di luar angkasa, seperti Mars.
Mereka hidup ribuan meter di bawah permukaan bumi. Mereka memakan hidrogen dan mengeluarkan metana. Dan mereka mampu mengubah dunia kita secara lebih mendasar daripada yang dapat kita bayangkan.
Alexis Templeton mengenang 12 Januari 2014 sebagai hari ketika air meledak. Sebuah botol kaca Pyrex yang tertutup rapat dan berisi air meledak seperti balon.
Templeton mengendarai Land Cruiser-nya di atas permukaan bergelombang dan berbatu di Lembah Wadi Lawayni, petak lebar yang membelah pegunungan Oman. Dia memarkir mobilnya di platform beton yang menghadap ke tempat sumur air baru-baru ini dibor. Templeton membuka tutup sumur ini dan menurunkan botol ke kedalamannya yang suram, berharap bisa mendapatkan sampel air dari kedalaman sekitar 260 meter.
Lembah Wadi Lavaini dikelilingi puncak bebatuan berwarna coklat coklat, bebatuan ini sekeras keramik, namun membulat dan terkulai, lebih mirip batu bata kuno yang terbuat dari lumpur. Fragmen interior bumi ini, seukuran negara bagian Virginia Barat, terjepit ke permukaan oleh tumbukan lempeng tektonik jutaan tahun yang lalu. Batuan eksotis ini - mewakili anomali di permukaan bumi - membuat Templeton datang ke Oman.
Segera setelah dia mengangkat botol air dari dalam sumur, dia meledak terbuka di bawah tekanan internal. Air memercik dari celah-celah dan mendesis seperti soda. Gas yang meledak di dalam dirinya bukanlah karbondioksida, seperti pada minuman ringan, tetapi hidrogen, gas yang mudah terbakar.
Templeton adalah ahli geobiologi di Universitas Colorado di Boulder, dan gas ini sangat penting baginya. “Organisme menyukai hidrogen,” katanya. Artinya, mereka senang memakannya. Dengan sendirinya, hidrogen tidak dapat dianggap sebagai bukti kehidupan. Namun, hal itu menunjukkan bahwa batuan di bawah permukaan bumi mungkin merupakan tempat kehidupan dapat berkembang.
Templeton adalah salah satu dari semakin banyak ilmuwan yang percaya bahwa kedalaman bumi dipenuhi dengan kehidupan. Menurut beberapa perkiraan, bagian biosfer yang belum dijelajahi ini mungkin berisi sepersepuluh hingga setengah dari semua materi hidup di Bumi.
Video promosi:
Para ilmuwan telah menemukan mikroba yang menghuni batuan granit di kedalaman sekitar dua kilometer (6.000 kaki) di Pegunungan Rocky, serta di batuan sedimen laut yang berasal dari zaman dinosaurus. Mereka bahkan menemukan makhluk hidup kecil - cacing yang terlihat seperti artropoda udang, rotifer balin - di tambang emas Afrika Selatan pada kedalaman 340 meter (11 ribu kaki).
Kita manusia cenderung memandang dunia sebagai batuan padat yang ditutupi lapisan tipis kehidupan. Namun, bagi ilmuwan seperti Templeton, planet ini lebih terlihat seperti lingkaran keju, yang tepinya yang padat terus-menerus dihancurkan oleh mikroba penggandaan yang hidup di kedalamannya. Makhluk-makhluk ini makan dari sumber-sumber yang tidak hanya tampak tidak dapat dimakan, tetapi juga tidak berwujud - kita berbicara tentang peluruhan atom unsur radioaktif, tentang proses yang terjadi sebagai akibat dari tekanan batuan saat mereka tenggelam ke kedalaman bumi dan dekomposisi mereka, dan bahkan, mungkin, tentang gempa bumi.
Templeton datang ke Oman untuk menemukan oasis kehidupan yang tersembunyi. Desis gas hidrogen pada tahun 2014 adalah bukti penting bahwa dia berada di jalur yang benar. Jadi Templeton dan rekan-rekannya kembali ke Oman Januari lalu untuk mengebor sumur hingga kedalaman 400 meter (1.300 kaki) dan mencoba menemukan penghuni kedalaman tersebut.
Pada suatu malam musim dingin yang panas, suara menusuk terdengar di hamparan Lembah Wadi Lavaina yang terbakar matahari. Sebuah buldoser muncul hampir di tengah lembah ini. Dan di depannya ada poros bor yang mampu berputar dengan kecepatan beberapa putaran per menit.
Setengah lusin orang dengan topi keras - kebanyakan pekerja India yang dipekerjakan oleh perusahaan lokal - mengoperasikan rig tersebut. Templeton dan setengah lusin ilmuwan dan mahasiswa pascasarjana berdiri beberapa meter jauhnya di bawah naungan kanopi yang bergoyang tertiup angin sepoi-sepoi. Mereka semua, membungkuk di atas meja, mempelajari sampel batu yang dibawa para pekerja ke atas kira-kira setiap jam.
Rig ini beroperasi sepanjang hari, dan sampel tanah yang masuk berubah warna seiring dengan bertambahnya kedalaman. Beberapa meter pertama batuan memiliki warna oranye atau kuning, menunjukkan bahwa oksigen dari permukaan telah mengubah besi yang terkandung di dalam batuan menjadi mineral berkarat. Pada kedalaman 20 meter, jejak oksigen menghilang, bebatuan menghitam menjadi warna merah jambu kehijauan dengan urat hitam.
"Batu yang indah," kata Templeton, membelai permukaan dengan tangannya yang bersarung tangan lateks. Kacamatanya terangkat dan diletakkan di atas rambut lurus pirang gelap, memperlihatkan pipi yang telah menghitam karena bertahun-tahun bekerja di kapal, di pulau tropis, di garis lintang Kutub Utara dan di tempat lain. “Saya berharap melihat lebih banyak materi semacam ini,” katanya.
Batu hitam kehijauan ini memberinya sekilas tentang sesuatu yang hampir mustahil dilihat di tempat lain di planet kita.
Sampel batuan ini, dibawa ke permukaan dari kedalaman yang sangat dalam, ternyata kaya akan besi - besi dalam bentuk mineral yang biasanya tidak bertahan di permukaan bumi. Besi bawah tanah ini sangat reaktif secara kimiawi, ia cenderung terlalu banyak bergabung dengan oksigen sehingga ketika bersentuhan dengan air di bawah tanah, molekul air pecah. Ini menarik oksigen keluar dari air dan meninggalkan hidrogen.
Ahli geologi menyebut proses ini "serpentinisasi" karena jejak berliku-liku dari mineral hitam, hijau dan putih yang ditinggalkannya. Serpentinisasi biasanya terjadi di tempat-tempat yang tidak dapat diakses manusia, termasuk pada kedalaman beberapa ribu meter di bawah dasar Samudra Atlantik.
Dan di sini, di Oman, bebatuan yang terletak di kedalaman bumi begitu dekat ke permukaan sehingga serpentinisasi hanya terjadi beberapa ratus meter di bawah kaki. Hidrogen yang mengoyak botol air Tempelton pada tahun 2014 adalah contoh kecil dari proses serpentinisasi; Sebuah sumur air yang dibor beberapa tahun lalu di wilayah ini menghasilkan begitu banyak hidrogen sehingga bahkan ada ancaman ledakan, dan sebagai akibatnya pemerintah terpaksa segera membetonnya.
Hidrogen adalah zat khusus. Ini telah digunakan sebagai salah satu propelan untuk meluncurkan pesawat luar angkasa Apollo dan pesawat ulang-alik ke orbit, dan itu adalah salah satu elemen yang paling jenuh secara energik yang ditemukan secara alami di Bumi. Ini menjadikannya makanan penting bagi mikroba yang ada di bawah permukaan bumi.
Fragmen batuan yang dimaksudkan untuk penelitian geologi.
Secara total, mikroba yang hidup di bawah pegunungan di Oman timur dapat mengonsumsi berton-ton hidrogen setiap tahun, menghasilkan pembakaran gas yang lambat dan terkontrol, yang secara tepat dikendalikan oleh enzim di dalam sel yang berisi air.
Namun, hidrogen hanyalah satu setengah dari persamaan untuk kehidupan - untuk menghasilkan energi dari hidrogen, mikroba membutuhkan sesuatu yang lain untuk membakarnya, sama seperti umat manusia dipaksa untuk menghirup oksigen untuk memproses makanan. Tugas utama Templeton tepatnya adalah memahami dengan apa mikroba "bernafas" pada kedalaman seperti itu di bawah bumi, di mana tidak ada oksigen.
Pukul dua siang, truk pickup rusak menuju lokasi pengeboran di sepanjang jalan berdebu dan berlumpur. Di belakangnya - hanya satu demi satu - enam unta, kepala mereka bergoyang tertiup angin. Ini adalah hewan lokal, mereka diikat dengan tali pendek, dan mereka menuju padang rumput baru yang terletak di suatu tempat di lembah ini.
Templeton, lupa tentang unta, tiba-tiba berteriak, tidak menyembunyikan kegembiraannya: "Emas!" Dia menunjuk ke sampel tanah di atas meja, serta sekelompok kecil kristal logam kuning. Bentuk kubik mereka membantu memahami lelucon kecilnya: kristal-kristal ini bukanlah emas asli, tetapi emas orang bodoh, yang juga disebut pirit besi.
Pirit besi terdiri dari besi dan belerang, dan ini adalah salah satu mineral, yang juga disebut "biogenik": pembentukannya kadang-kadang dikaitkan dengan aktivitas mikroba. Kristal itu sendiri dapat dibentuk dari limbah yang "dihembuskan" oleh sel mikroba. Oleh karena itu, pirit dapat menjadi produk sampingan dari metabolisme mikroba, sebuah kemungkinan yang oleh Templeton disebut "cantik".
Kembali ke rumah di Colorado, dia akan memberikan kristal-kristal ini perhatian yang sama seperti yang akan dicurahkan oleh seorang arkeolog ke tumpukan sampah Romawi kuno. Dia akan memotongnya menjadi potongan transparan dan memeriksanya di bawah mikroskop. Jika pirit sebenarnya adalah produk dari sel hidup, maka mikroba "mungkin bisa terkubur di dalam mineral". Dia berharap menemukan tubuh fosil mereka.
Hingga awal 1990-an, tidak ada yang menyangka betapa aktifnya kehidupan penghuni kedalaman bumi itu. Bukti pertama ditemukan pada batuan di bawah dasar laut.
Para ahli geologi telah lama memperhatikan bahwa gas vulkanik yang ditemukan di batuan basalt yang gelap berada ribuan meter di bawah dasar laut, yang seringkali memiliki cekungan dan terowongan mikroskopis. “Kami tidak tahu bahwa itu mungkin biologis,” kata Hubert Staudigel, seorang ahli vulkanologi di Scripps Institute of Oceanography di La Jolla, California.
Pada tahun 1992, seorang ilmuwan muda bernama Ingunn Thorseth dari University of Bergen di Norwegia menyatakan bahwa cekungan ini secara geologis setara dengan karies gigi - mikroba tertanam di kaca vulkanik dengan mengonsumsi atom besi. Faktanya, Thorset menemukan apa yang bisa disalahartikan sebagai sel-sel mati dalam cekungan ini di batuan yang terkumpul tiga ribu kaki di bawah dasar laut.
Saat penemuan tersebut dipublikasikan, Templeton memang belum bekerja di lapangan. Dia menerima gelar masternya di bidang geokimia pada tahun 1996 dan kemudian bekerja di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley di California, di mana dia mempelajari seberapa cepat mikroba memakan bahan bakar penerbangan di tanah bekas pangkalan angkatan laut AS. Beberapa tahun kemudian, untuk disertasi doktoralnya di Universitas Stanford, dia mempelajari bagaimana mikroba bawah tanah memetabolisme timbal, arsen dan polutan lainnya selama metabolisme.
Pada tahun 2002, ia pindah ke Scripps Lab untuk bekerja sama dengan Profesor Biologi, Bradley Tebo, dan Staudigel, mengenai masalah serupa, yaitu bagaimana mikroba hidup di besi dan logam lain di dalam gelas basal yang terdapat di dasar laut.
Pada November tahun itu, di dek belakang kapal penelitian di tengah Samudra Pasifik, dia naik melalui palka ke kapal selam Pisces-IV seukuran mobil dan terjun ke dasar laut. Terry Kerby, seorang pilot untuk Laboratorium Penelitian Dasar Laut Hawaii, mengarahkan pesawat itu ke lereng selatan Gunung Laut Loihi, gunung berapi bawah air dekat Pulau Besar Hawaii.
Pada ketinggian 1.700 meter (5.600 kaki), lampu sorot kapal selam hampir tidak menerangi lanskap bawah air yang aneh - campuran campur aduk dari apa yang tampak seperti kantong sampah yang dikemas rapat yang ditumpuk berantakan di piramida. Yang disebut bantal basal ini terbentuk selama berabad-abad karena lahar yang meresap melalui retakan bertabrakan dengan air laut, setelah itu dengan cepat mendingin, berubah menjadi batu halus. Templeton berbaring di sisi bangku, menggigil dalam cuaca dingin, mengamati melalui kaca tebal saat Kirby memotong potongan basal dengan tangan mekanis. Delapan jam setelah dimulainya penyelaman ke dasar laut, mereka kembali ke permukaan dengan membawa batu seberat lima kilogram.
Pada tahun yang sama, dia dan Stuadigel mengunjungi gunung berapi Kilauea di Hawaii, berharap dapat mengumpulkan kaca vulkanik bebas mikroba yang dapat dibandingkan dengan sampel yang dikumpulkan dari dasar laut. Mengenakan sepatu bot yang berat, mereka tidak sampai ke aliran lahar dan berjalan di atas kerak yang membatu, yang tebalnya hanya beberapa inci. Staudigel menemukan satu tempat di mana lava cair berwarna oranye menerobos kerak padat yang dihasilkan. Dia mengambil sepotong lava panas dengan batang logam - yang terlihat seperti madu panas dan lengket - dan menaruhnya di seember air. Air mendidih dengan suara siulan dan suara, dan setelah beberapa saat lahar mengeras, berubah menjadi gelas.
Kembali ke lab, Templeton mengisolasi puluhan strain bakteri yang menyerap besi dan mangan dari bebatuan di dasar laut. Bersama dengan rekan-rekannya, dia kembali melelehkan kaca steril dari gunung berapi Kilauea di tungku, menambahkan berbagai jumlah zat besi dan nutrisi lainnya di sana, dan menumbuhkan bakteri dari mereka. Dia menggunakan teknik paling canggih, termasuk sinar-X, dan menyaksikan dengan gembira saat bakteri mendaur ulang mineral.
“Seluruh ruang bawah tanah saya tersumbat oleh batuan basal yang terangkat dari dasar laut, karena saya tidak bisa menolaknya,” katanya pada saya suatu hari ketika tidak ada pengeboran.
Namun, sampel batuan ini, serta bakteri yang memakannya, dari sudut pandang Templeton, memiliki satu kelemahan besar - diambil dari dasar laut, di mana airnya sudah mengandung oksigen.
Oksigen adalah bagian dari semua makhluk hidup di Bumi - dari aardvark dan cacing tanah hingga ubur-ubur; atmosfer kita dan sebagian besar samudra dipenuhi dengan itu untuk didistribusikan kembali. Namun, Bumi memiliki begitu banyak oksigen hanya dalam periode kecil dalam sejarahnya. Bahkan saat ini, sebagian besar biosfer planet kita tidak pernah menemukan oksigen. Cukup terjun ke tanah beberapa meter, dan tidak akan ada oksigen lagi. Di tempat lain di tata surya, termasuk Mars, di mana kehidupan bisa ada, Anda tidak akan menemukan oksigen.
Sementara Templeton mempelajari biosfer Bumi yang dalam, dia juga tertarik pada pertanyaan tentang asal usul kehidupan di planet kita dan di tempat lain di tata surya. Menjelajahi ruang bawah tanah mungkin memberikan gambaran sekilas tentang tempat dan waktu yang terpisah ini, tetapi itu hanya akan mungkin jika dia bisa masuk lebih dalam, di luar jangkauan oksigen.
Pegunungan Oman sepertinya menjadi lokasi yang ideal untuk eksplorasi semacam ini. Massa batu yang sangat besar ini, yang secara bertahap mengalami serpentinisasi, memiliki tempat-tempat yang kekurangan oksigen di dalamnya, serta senyawa besi yang aktif secara kimiawi, yang menurut para ilmuwan, terletak di kedalaman Bumi.
Templeton dan beberapa peneliti biosfer dalam lainnya terlibat dengan proyek besar lainnya, yang berada dalam tahap perencanaan awal, Proyek Pengeboran Oman.
Proyek ini dipimpin oleh Peter Kelemen, seorang ahli geologi di Lamont-Doherty Earth Observatory yang berbasis di New York. Ia memiliki misinya sendiri - bebatuan dalam di Oman berinteraksi tidak hanya dengan oksigen dan air, tetapi juga dengan karbon dioksida, memeras gas ke atmosfer dan memasukkannya ke dalam mineral karbonat - proses ini, jika para ilmuwan dapat memahaminya, akan membantu umat manusia untuk menguranginya. emisi karbon dioksida ke atmosfer.
Kelemen hadir saat melakukan pengeboran di Wadi Lavaini pada Januari 2018. Dia yakin bahwa bukti kehidupan akan ditemukan. Batuan ini awalnya terbentuk pada suhu di atas 980 derajat Celcius (1800 derajat Fahrenheit). Namun, mereka mendingin dengan cepat, dan saat ini suhu di lapisan atas, yang sedalam sekitar 500 meter, memiliki suhu sekitar 30 derajat Celcius (90 derajat Fahrenheit). Batuan ini "tidak cukup panas untuk membunuh semua mikroba sejak Zaman Kapur" - era dinosaurus.
Pada pukul tiga sore, setengah lusin awak kapal berkumpul di anjungan minyak untuk semacam ritual yang ditunggu semua orang dengan perhatian penuh.
Bagian inti yang baru, baru saja diambil dari poros yang dibor, diturunkan ke tiang penyangga. Kita berbicara tentang silinder batu setinggi tiga meter - ketebalannya kira-kira sesuai dengan ujung tebal tongkat baseball, dan terletak di silinder logam.
Pekerja mengangkat salah satu ujung pipa ini. Dan intinya terlepas darinya - bersama dengan cairan hitam dan lengket. Lumpur hitam dan tebal tumpah ke tanah. Inti yang diekstraksi dari tanah sepenuhnya ditutupi dengan zat ini.
"Ya Tuhan," kata seseorang. - Wow". Semua orang di sekitar berbisik.
Salah satu pekerja menyeka inti yang diekstraksi, setelah itu gelembung-gelembung kecil mulai terbentuk di permukaannya yang halus dan mengkilap, seperti minyak mendidih. Sampel batuan ini, tidak terpengaruh oleh tekanan yang dialaminya di bawah tanah, melepaskan gas dari dirinya sendiri tepat di depan mata kita, dan gelembungnya merembes melalui pori-pori di batuan. Bau kotoran dan karet yang terbakar mulai meresap ke udara - bau yang segera diidentifikasi oleh para ilmuwan di sana.
“Itu batu yang sangat hidup,” kata Templeton.
"Hidrogen sulfida," kata Kelemen.
Hidrogen sulfida adalah gas yang terbentuk di selokan, di usus Anda, dan juga - sekarang jelas - di bawah tanah di Oman. Ini diproduksi oleh mikroba yang hidup tanpa oksigen. Karena kehilangan gas yang memberi kehidupan ini, mereka melakukan tipuan yang tidak dapat dilakukan oleh hewan yang hidup di permukaan planet - mereka mulai menghirup sesuatu yang lain. Dengan kata lain, mereka membakar makanan mereka menggunakan bahan kimia lain yang ditemukan di bawah tanah.
Bagian inti yang diangkat ke permukaan ditusuk dengan garis-garis batu kayu manis-oranye - begitulah tempat-tempat di mana lava panas yang mengalir melalui celah-celah dalam di permukaan bumi jutaan tahun yang lalu ditandai, dan pada saat itu batu ini berada di perut bumi pada kedalaman beberapa kilometer …
Jejak magma yang memfosil ini secara bertahap memberikan konstituen kimianya ke air tanah - termasuk molekul yang disebut sulfat, yang terdiri dari satu atom sulfur yang terikat pada empat atom oksigen. Tampaknya, mikroba menggunakan molekul ini untuk mencerna hidrogen, kata Templeton. "Mereka makan hidrogen dan menghembuskan sulfat." Dan kemudian mereka masih melepaskan gasnya.
Hidrogen sulfida tidak hanya memiliki bau yang kuat dan tidak sedap. Itu juga beracun. Oleh karena itu, mikroba yang memproduksinya berisiko diracuni karena terakumulasi di bawah tanah. Bagaimana mereka bisa menghindari keracunan? Sekali lagi, batu itu memberi kita jawabannya.
Pengeboran berlanjut selama beberapa hari berikutnya, tetapi bubur hitam secara bertahap menghilang. Setiap inti baru yang dibawa ke permukaan kering dan tidak berbau. Namun, bebatuan itu sendiri telah berubah - mozaik mirip urat dan serpentinnya menjadi gelap, dan corak utamanya abu-abu dan hitam, dan mulai menyerupai rok kotak-kotak yang dicelupkan ke dalam tinta.
“Semua penggelapan ini adalah bio-produk,” kata Templeton suatu malam ketika dia dan koleganya Eric Ellison berada di dalam sebuah trailer laboratorium berisi instrumen yang mengemas sampel batuan untuk dikirim pulang. Beberapa batu berada di dalam kotak plexiglass yang disegel, dan Ellison memindahkannya menggunakan sarung tangan yang ditempatkan di kotak pada mesin - semua ini memberi kesan bahwa ada sesuatu yang menyeramkan dalam sampel batuan yang dikumpulkan. Namun, tindakan pencegahan ini tidak dimaksudkan untuk melindungi orang tersebut; ini dilakukan untuk menghilangkan mikroba sensitif dari kontak dengan oksigen.
Templeton percaya bahwa mikroba inilah yang berpengaruh pada sampel batuan baru-baru ini - hidrogen sulfida yang mereka hirup bereaksi dengan batuan tersebut untuk menciptakan besi sulfida, mineral hitam yang tidak berbahaya. Pirit yang kita lihat sebelumnya juga terdiri dari besi dan belerang, dan bisa jadi terbentuk dengan cara yang sama.
Mineral hitam ini lebih dari sekedar kelangkaan akademis. Mereka memberikan gambaran sekilas tentang bagaimana mikroba tidak hanya berhasil bertahan hidup di kerak bumi, tetapi juga mampu mengubahnya, dan dalam beberapa kasus bahkan menciptakan mineral yang tidak ada di tempat lain.
Beberapa deposit terkaya seperti besi, timbal, seng, tembaga, perak, dan logam lainnya terbentuk ketika hidrogen sulfida bertabrakan dengan logam tersebut jauh di bawah tanah. Sulfida ini menangkap logam-logam ini dan, dengan konsentrasi, mengubahnya menjadi mineral yang terbentuk selama jutaan tahun - sampai dibawa ke permukaan oleh para penambang. Hidrogen sulfida yang membentuk bijih ini seringkali berasal dari vulkanik, tetapi dalam beberapa kasus dibentuk oleh mikroba.
Robert Hazen, seorang ahli mineralogi dan astrobiologi di Carnegie Center di Washington, DC, percaya bahwa lebih dari setengah mineral berutang keberadaannya pada bentuk kehidupan - akar tanaman, karang, diatom, dan bahkan mikroba bawah tanah. Dia bahkan siap untuk menyatakan bahwa tujuh benua di planet kita sebagian berhutang pada mikroba yang menggerogoti batuan.
Empat miliar tahun lalu, Bumi tidak memiliki daratan permanen - hanya beberapa puncak vulkanik yang menjulang di atas lautan. Namun, mikroba di dasar laut turut mengubah situasi ini. Mereka menyerang endapan basaltik dengan cara yang sama seperti yang mereka lakukan saat ini, mengubah kaca vulkanik menjadi mineral tanah liat. Dan setelah pelunakan, mereka menjadi padat lagi, berubah menjadi batuan baru - menjadi bahan yang lebih ringan dan lebih mudah dibentuk daripada bagian planet lainnya: granit.
Granit ringan ini bersatu dan naik di atas permukaan laut, sehingga menciptakan benua permanen. Rupanya, proses ini, Anda sampai batas tertentu, terjadi tanpa bantuan mikroba, tetapi Hazen yakin mereka mempercepatnya. “Anda bisa membayangkan mikroba menciptakan keseimbangan,” katanya. "Kami berpendapat bahwa mikroba memainkan peran mendasar."
Munculnya daratan berdampak signifikan terhadap evolusi Bumi. Batuan di bawah pengaruh udara runtuh lebih cepat, melepaskan nutrisi seperti molibdenum, besi dan fosfor ke laut. Nutrisi ini telah mendorong pertumbuhan alga fotosintetik yang menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Sekitar dua miliar tahun yang lalu, jejak oksigen pertama muncul di atmosfer bumi. 550 juta tahun yang lalu tingkat oksigen akhirnya mencapai tingkat yang dibutuhkan untuk mendukung hewan primitif.
Jumlah air yang melimpah di Bumi, serta pemindahannya yang optimal dari Matahari, menjadikannya inkubator yang menjanjikan bagi kehidupan. Namun, transformasinya menjadi surga bagi hewan yang hidup dan bernapas dengan oksigen tidak pernah dijamin. Mikroba mungkin telah membawa planet kita ke titik balik yang tak terlihat - pembentukan benua, oksigen, dan pembentukan kehidupan seperti yang kita kenal.
Dan bahkan saat ini, mikroba terus membuat dan membuat ulang planet kita dari dalam.
Dalam beberapa hal, mikroba bawah tanah menyerupai peradaban manusia, di mana “kota” terbentuk di persimpangan jalan. Di Oman, oasis mikroba hitam yang berbau harum yang berkembang pesat terletak di kedalaman 30 meter, dekat persimpangan beberapa retakan besar di batu - ini adalah saluran yang memungkinkan hidrogen dan sulfat merembes ke sana dari berbagai sumber.
Elisabetta Mariani, seorang ahli geologi struktural di Universitas Liverpool di Inggris, menghabiskan berhari-hari di bawah tenda, memperbaiki retakan ini di bebatuan. Suatu pagi dia memanggil saya untuk menunjukkan sesuatu yang istimewa - sobekan yang mengalir secara diagonal melintasi inti, dan di sana Anda dapat melihat dua permukaan batu yang ditusuk dengan lapisan serpentin hijau dan kuning setipis selembar kertas.
"Apakah Anda melihat bekas roda ini?" dia bertanya dalam bahasa Inggris dengan aksen yang mengkhianati bahasa Italia aslinya, dan menunjuk ke retakan di dua permukaan yang berbelit-belit. Mereka bersaksi bahwa ini bukan hanya patah tulang pasif - ini adalah kesalahan aktif. "Dua balok batu bergerak, saling bersentuhan, ke arah itu," katanya, menunjuk ke bekas roda.
Tullis Onstott, seorang ahli geologi di Universitas Princeton yang tidak terlibat dalam proyek pengeboran di Oman, percaya bahwa rekahan aktif semacam itu tidak hanya menyediakan jalur bagi makanan untuk bergerak di bawah tanah - mereka mungkin juga telah menghasilkan makanan. Pada November 2017, Onstott dan rekan-rekannya memulai eksperimen berani. Mereka memulai pekerjaan mereka di sebuah terowongan pada kedalaman 2500 meter di tambang emas Moab Khotsong di Afrika Selatan dan dari sana mengebor sumur baru ke arah patahan yang lebih dalam 800 meter. Pada tanggal 5 Agustus 2014, gempa bumi berkekuatan 5,5 terjadi di sesar ini. Onstott berharap dengan cara ini dapat menguji gagasan provokatif bahwa gempa bumi dapat menyediakan makanan bagi biosfer dalam.
Para ilmuwan telah lama memperhatikan bahwa gas hidrogen bocor dari patahan besar, termasuk yang terjadi di San Andreas di California. Bagian dari gas ini adalah reaksi kimia - mineral silikat yang terurai selama gempa bumi bereaksi dengan air dan melepaskan hidrogen sebagai produk sampingan. Untuk mikroba di dekat celah, reaksi semacam ini dapat menyebabkan ledakan energi berkala yang terkait dengan asupan gula yang besar.
Pada Maret 2018, empat bulan setelah pengeboran dimulai di tambang Moab-Hotsong, para pekerja membawa inti yang melintasi patahan tersebut ke permukaan.
Batuan di sepanjang patahan "sangat hancur," kata Onstott - selusin patahan paralel dapat dilihat pada intinya. Permukaan dari beberapa retakan ini berubah menjadi tanah liat yang rapuh, garis-garisnya mengindikasikan gempa bumi baru-baru ini. Retakan lain diisi dengan urat kuarsit putih, yang menunjukkan rekahan yang lebih tua yang terbentuk ribuan tahun sebelumnya.
Onstott saat ini sedang mencari sel-sel fosil di urat kuarsit ini, dan juga menganalisis batu itu untuk mencari DNA, berharap dengan cara ini dapat menetapkan bakteri mana yang hidup di celah ini, jika ada.
Selain itu, dia dan rekan-rekannya - dan yang lebih penting - telah membiarkan lubang bor terbuka dan memantau air, kaca, dan mikroba di patahan itu sendiri, dan mengambil sampel baru setiap kali ada gempa bumi kedua. "Dalam hal ini, Anda dapat melihat apakah kaca terlepas atau tidak," katanya, "dan juga mengamati apakah ada perubahan dalam komunitas mikrobiologi yang terjadi akibat konsumsi gas."
Sementara Onstott menunggu hasil ini, dia juga memikirkan kemungkinan yang lebih radikal: Bakteri yang berada dalam ini tidak hanya memakan efek gempa bumi, tetapi juga dapat menyebabkannya. Menurut pendapatnya, ketika mikroba mulai menyerang besi, mangan, dan unsur lain dalam mineral yang muncul di sepanjang garis patahan, mereka dapat melemahkan batuan - dan mempersiapkan retakan tersebut untuk pergeseran besar berikutnya. Investigasi kemungkinan ini melibatkan melakukan eksperimen laboratorium untuk mengetahui apakah bakteri di pemecah ini benar-benar mampu memecah mineral dengan cukup cepat untuk mempengaruhi aktivitas seismik. Dengan meremehkan karakteristik ilmuwan, dia berpikir tentang karya yang akan datang: "Ini adalah hipotesis yang cukup masuk akal untuk mengujinya."
Pada 30 Januari, rig pengeboran di Wadi Lavaini mencapai 60 meter. Motornya meraung dalam suara latar saat Templeton dan rekannya Eric Boyd duduk di kursi lapangan di bawah pohon akasia. Di samping mereka ada tanda-tanda wisatawan lain sedang berlibur di pulau bayangan ini, langka di daerah itu - kotoran unta, halus dan bulat seperti plum kasar.
“Kami yakin lingkungan penting untuk memahami asal mula kehidupan,” kata Boyd, ahli geobiologi di Montana State University di Bozeman. Menurutnya, hal inilah yang membuat dirinya dan Templeton mempelajari batuan dalam di Oman. “Kami menyukai hidrogen,” katanya.
Baik Boyd dan Templeton percaya bahwa kehidupan di Bumi berasal dari lingkungan yang mirip dengan lingkungan yang ada beberapa meter di bawah kursi lipat lapangan mereka. Menurut mereka, tempat lahir kehidupan terletak pada celah-celah di bawah permukaan bumi, tempat mineral kaya zat besi mengeluarkan hidrogen dari dirinya sendiri setelah kontak dengan air.
Dari semua bahan bakar kimia yang ada di Bumi empat miliar tahun lalu, hidrogen tampaknya menjadi salah satu elemen termudah untuk metabolisme sel awal dan tidak efisien. Hidrogen tidak hanya diproduksi oleh serpentinisasi, tetapi juga diproduksi - seperti yang terjadi saat ini - dari peluruhan unsur radioaktif seperti uranium, yang terus-menerus memecah molekul air di batuan sekitarnya. Hidrogen sangat tidak stabil, ia cenderung sangat terurai sehingga dapat dicerna bahkan oleh oksidan ringan seperti karbon dioksida atau belerang murni. Sebuah studi tentang DNA dari jutaan urutan gen menunjukkan bahwa cikal bakal kehidupan di Bumi - "nenek moyang universal terakhir" - mungkin telah menggunakan hidrogen sebagai makanan dan membakarnya dengan karbon dioksida. Sama,mungkin bisa dikatakan tentang kehidupan di dunia lain.
Mineral yang mengandung besi di Oman sering ditemukan di tata surya, seperti proses serpentinisasi. Pesawat luar angkasa Pengorbit, yang saat ini mengorbit Mars, telah menemukan mineral serpentin di permukaan Mars. Pesawat ruang angkasa Cassini telah menemukan bukti kimiawi dari serpentinisasi yang sedang berlangsung jauh di Enceladus, bulan Saturnus yang tertutup es. Mineral yang mirip dengan serpentin juga telah ditemukan di permukaan Ceres, planet katai yang orbitnya terletak di antara orbit Mars dan Jupiter. Ular bahkan telah ditemukan di meteorit, dalam pecahan embrio planet yang ada 4,5 miliar tahun yang lalu, yaitu, tepat pada saat kelahiran Bumi, dan ini mungkin berarti bahwa tempat lahir kehidupan, sebenarnya, sudah ada sebelum pembentukan planet kita.
Hidrogen - sumber energi untuk kehidupan yang baru lahir - telah ditemukan di semua tempat ini. Itu mungkin masih diproduksi di seluruh tata surya.
Kesimpulan Boyd sangat menakjubkan.
“Jika Anda memiliki jenis batuan ini, dan suhunya sebanding dengan yang ada di Bumi, dan jika Anda masih memiliki air cair, menurut Anda seberapa tidak terhindarkannya kehidupan?” Dia bertanya. "Secara pribadi, saya yakin itu tidak bisa dihindari."
Menemukan kehidupan akan menjadi tantangan. Dengan teknologi yang ada, pesawat ruang angkasa yang dikirim ke Mars dapat mengebor lubang hanya beberapa meter ke permukaan yang tidak bersahabat. Batuan permukaan ini mungkin mengandung jejak kehidupan masa lalu - mungkin fondasi kering dari sel Mars yang terperangkap di terowongan mikroskopis yang mereka gergaji melalui mineral - tetapi mikroba hidup mana pun kemungkinan besar memiliki kedalaman beberapa ratus kaki. Templeton mencoba menemukan jejak-jejak kehidupan lampau - dan juga untuk memisahkan tanda-tanda itu dari hal-hal yang tidak terpengaruh oleh kehidupan - dan dia telah melakukannya sejak dia memeriksa kaca basal di dasar laut 16 tahun lalu.
“Pekerjaan saya adalah menemukan cetakan biologis,” katanya. Dia menggunakan alat yang sama untuk mempelajari sampel yang dibawa dari Oman seperti yang dia lakukan untuk mempelajari kaca. Dia memotret permukaan mineral dengan sinar-X untuk memahami bagaimana mikroba memodifikasi mineral. Dia juga ingin memahami: apakah mereka membiarkannya? Atau apakah mereka merusaknya? Dengan mempelajari mikroba hidup mana yang menyerap mineral, dia berharap dapat menemukan cara yang dapat diandalkan untuk mengidentifikasi jejak kimiawi yang sama dari penyerapan di batuan luar angkasa yang tidak memiliki sel hidup selama ribuan tahun.
Suatu hari nanti instrumen semacam ini akan berada di atas kapal penjelajah. Atau mereka akan digunakan dalam studi sampel batuan yang dibawa dari dunia lain. Sementara itu, Templeton dan rekan-rekannya masih memiliki banyak pekerjaan yang harus dilakukan di Oman - mereka perlu mencari tahu apa yang mengandung biosfer gelap, panas, dan tersembunyi di bawah kaki mereka.
Douglas Fox
