Niekoľko kilometrov južne od Lovell vo Wyomingu, neďaleko hranice s Montanou, začína železnica Burlington Northern postupne vyliezť z pastvín a hájov z bavlny. Trať stúpa do medovo sfarbenej rokliny prerezanej madisonským vápencom. Táto formácia je už starodávna v čase, keď sa dinosaury potulovali po morských dažďoch vo Wyomingu, potom prešla nad podzemnou komorou, 30 metrov pod ňou, známou ako jaskyňa Lower Kane Cave. Vstup do jaskyne je takmer neviditeľný, prasklina takmer pochovaná strmým nahromadeným posypom železničného násypu.
Súvisiaci obsah
- Počiatky života
- EcoCenter: The Land
Narazil som po tomto svahu, ktorý sa krútil po členku, za tímom vedcov, ktorý som trhal cez prvú 30-palcovú trhlinu. Zdvojnásobil som sa a potácal som sa v šere, vkĺzol som do rýchlo sa pohybujúceho potoka a zaplavil som sa na všetky štyri, než som našiel dostatok priestoru, aby som stál vzpriamene na brehu bahna. Moje oči sa čoskoro prispôsobili matnej žiare môjho svetlometu, ale moja pokožka zostala lepkavá; na rozdiel od väčšiny jaskýň v tejto zemepisnej šírke, ktoré sú príjemne chladné po celý rok, sa teplota v Dolnom Kane pohybuje na nepohodlne vlhkých 75 stupňoch. V krku mi uviazol štipľavý, zhnitý zápach.
Lower Kane nemá žiadne šumivé stĺpy alebo vápencové „závesy“ podzemných turistických miest, ako sú napríklad Carlsbad Caverns v Novom Mexiku alebo Kentucky's MammothCave. Sotva väčšia ako typická stanica metra v New Yorku, Lower Kane nemá ani najmenší krápník. Napriek tomu sa táto nevyslovená jaskyňa javí ako vedecká zlatá baňa, ktorá do svojich vlhkých hĺbok priťahuje energetickú skupinu vedcov vedenú Annette Summers Engel z University of Texas. Tím, ktorý má na sebe ochranné masky, ktoré chránia pred toxickými plynmi, ktoré sa vylievajú z troch prameňových bazénov, sleduje tím poslednú kapitolu v 30-ročnom úsilí pochopiť vzácnu a exotickú formu jaskyne, ktorú Kane predstavuje; na celom svete sa našlo len asi tucet týchto takzvaných aktívnych sulfidových jaskýň. Keď bola prvýkrát navrhnutá začiatkom 70-tych rokov, bola teória ich pôvodu tak kontroverzná, že jej prijatie vedeckou obcou trvalo takmer dve desaťročia. Nakoniec nezvyčajná geochémia týchto jaskýň zvrátila konvenčné myslenie o tom, ako sa vytvorili.
Dôležitejšie je, že objav „temného života“ - objavujúcich sa kolónií mikróbov prospievajúcich v týchto kyselinovo zaliatych, smolovo-čiernych netherworldoch - vyvolal dlhodobo presvedčený názor, že jaskyne sú väčšinou neplodné a sterilné miesta. Vedci lovia v týchto kedysi skrytých hĺbkach mikróby, ktoré môžu viesť k novému liečeniu rakoviny. Výskum jaskýň ovplyvňuje aj myslenie vedcov o pôvode života na Zemi a jeho možnej existencii v iných svetoch. „Jaskyňa je také odlišné prostredie, je to skoro ako ísť na inú planétu, “ hovorí geomikrobiológ z New Mexico Tech Penny Boston. „V istom zmysle je to ďalšia planéta - časť našej planéty, ktorú sme ešte nepreskúmali. Rovnako ako sa hlboké oceány sprístupnili vede len v posledných niekoľkých desaťročiach, teraz zisťujeme, že v jaskyniach prebieha také priekopnícke úsilie. “(Televízny prieskum jaskynného výskumu„ Tajomný život jaskýň “vysiela na PBS NOVA 1. októbra)
Na konci 60. rokov sa študent StanfordUniversity, ktorý si v rámci dizertačnej práce hľadal náročnú tému, stal prvým vedcom, ktorý sa prepadol cez trhlinu vo Wyomingu. Zvedanie Stephena Egemeiera okamžite vyvolalo nezvyčajne teplé teploty a nepríjemné pachy Lower Kane. Ešte divnejšie boli obrovské, zablatené hromady drobivých bielych minerálov, ktoré sa v jaskyniach zriedka nachádzajú. Bola to sadra alebo síran vápenatý, hlavná zložka v Sheetrocku alebo sadrokartón, materiál známy z konštrukcie domu. Keď Egemeier zistil, že pramene Lower Kane neboli iba horúce, ale bublali plynný sírovodík (notoricky známy svojou vôňou rottenegg), teoretizoval, že sírovodík aktívne pracuje pri vyrezávaní spodného kanála. Bez ohľadu na podzemný zdroj, z ktorého nakoniec vyšiel potenciálne toxický plyn - či už sopečné nádrže Yellowstone na západ alebo ropné polia Bighorn Basin na juh - bublal z pramenitej vody a do jaskyne. Prirodzene nestabilný reagoval s kyslíkom vo vode za vzniku kyseliny sírovej. Kyselina sa stravovala na stenách jaskyne a vyrábala sadru ako vedľajší produkt.
Priekopnícky výskum spoločnosti Egemeier nebol nikdy všeobecne publikovaný a v 70. rokoch 20. storočia priťahoval malú pozornosť. Ale keď to mizlo, iná skupina vedcov zápasila s niektorými rovnako záhadnými jaskynnými hádankami. Tentoraz sa vedecký lov detektívov rozvinul ďaleko od drsných kaňonov Wyomingu v dobre prešliapaných hĺbkach hlavnej turistickej destinácie Carlsbad Caverns.
Raný karlsbadský príbeh je v podstate príbehom jediného jednotlivca, Jima Whitea. Ako teenager v deväťdesiatych rokoch minulého storočia sa Biely potuloval v blízkosti svojho kempingu v GuadalupeMountains v juhovýchodnom Novom Mexiku, keď zbadal podivný temný mrak, ktorý sa krútil z púštnej podlahy. „Myslel som si, že to bola sopka, “ povedal neskôr, „ale potom som nikdy nevidel sopku.“ Keď sledoval oblak k svojmu pôvodu pri ústí gigantickej jaskyne, stál biely prekrytý veľkolepou miliónou netopierov. na nočný lovecký exodus. Začal tak svoju celoživotnú posadnutosť Carlsbadovými jaskyňami, ktoré vo všeobecnosti skúmal sám, iba slabým blikaním petrolejovej lampy, ktorá ho viedla. Whiteove príbehy o obrovskom podzemnom labyrinte z neho urobili niečo ako miestny smiech, kým nepresvedčil fotografa, aby ho sprevádzal v jaskyni v roku 1915. V nasledujúcich mesiacoch by Biely znížil návštevníkov v železnej vedre na zvlnený navijak do tmy 170 nohy nižšie. Dnes sa samozrejme jeho osamelá posadnutosť stala národným parkom, ktorý ročne priťahuje pol milióna návštevníkov.
Ale asi najprekvapivejším aspektom karlovarského príbehu je to, že až v sedemdesiatych rokoch minulého storočia, keď sa denné letné návštevnosti nachádzali v tisícoch, sa mineralogia jaskyne a jej mnoho záhadných funkcií ťažko študovalo. Speleológia, alebo štúdium jaskýň, bola sotva seriózna veda, a podľa expertov na jaskyňu Carol Hill, geológovia hlavného prúdu inklinovali k tomu, aby zavrhli tých, ktorí boli pre tento predmet priťahovaní.
Potom, jedného dňa v októbri 1971, Hill a ďalší traja mladí absolventi geológie vystúpili na strmý rebrík do jednej z karlovarských odľahlých komôr. Keď sa plazili po tajomnej miestnosti, pomenovanej pre ten zvláštny hluk spôsobený vetrom, boli zmätení škvrnami namodralej hliny na nohách a drobivými kôrkami podobnými kukuričnej šupke na stenách. Zápach bol stále masívnym blokom mäkkého bieleho minerálu niekde inde v jaskyni. Takéto bloky by tam vôbec nemali byť.
Po prvé, tento minerál, sadra, sa rýchlo rozpustí vo vode. Konvenčné vysvetlenie toho, ako sa vytvárajú jaskyne, spočíva v pôsobení vody - veľa z toho - prenikajúcej cez vápenec po milióny rokov. Chémia je jednoduchá: ako dážď padá atmosférou a steká do pôdy, zachytáva oxid uhličitý a tvorí slabý kyslý roztok, kyselinu uhličitú. Táto mierne korozívna podzemná voda odčerpáva vápenec a po stáročia leptá jaskyňu.
Podľa tejto všeobecne akceptovanej teórie by všetky vápencové jaskyne mali pozostávať z dlhých úzkych chodieb. Ako každý vie, kto chodil po hlavnej karlovarskej atrakcii, veľkej miestnosti, vie, že ide o obrovskú sálu podobnú katedrále, ktorá presahuje ekvivalent šiestich futbalových ihrísk. Keby táto obrovská jaskyňa vyrezala hlavná podzemná rieka, mala by zničiť alebo zametnúť všetko, čo je na jej ceste, vrátane sadry. Na podlahe veľkej miestnosti, jednej z najväčších jaskynných priestorov na svete, leží obrovské biele kôpky s hmotnosťou do 15 stôp.
V rozpakoch bol Hill nútený dospieť k záveru, že v múzeách Guadalupe musí fungovať nejaká drasticky odlišná metóda formovania jaskýň. Čoskoro prišla s teóriou podobnou Egemeierovej: tento sírovodík, ktorý uvoľnili blízke ropné a plynové polia, vystúpil cez hory a reagoval s kyslíkom v podzemnej vode, aby vytvoril kyselinu sírovú, ktorá potom jaskyne zjedla milióny rokov.,
Jej teória sírovodíka vyvolala medzi geológmi intenzívny skepticizmus, ktorý hľadal dôkaz, ktorý Carlsbad ako „mŕtvy“ alebo už netvoriaci jaskyňu nedokázal poskytnúť. Aby potvrdili Hillovu teóriu, vedci potrebovali preskúmať miesto, kde kyselina sírová ešte stále jesť preč v jaskyni - ako tomu bolo v Lower Kane. Ale v priebehu rokov sa na malú jaskyňu pod železničnou traťou viac-menej zabudlo.
V roku 1987 sa konečne objavila Hillova starostlivá štúdia Guadalupes, ktorá sa zhodovala s publikáciou práce Štefana Egemeiera po jeho smrti v roku 1985. Tieto štúdie spolu s novými objavmi niekoľkých ďalších aktívnych sulfidových jaskýň na celom svete sa nepochybne ukázali ako bezpochyby. že jaskyne v niektorých oblastiach boli tvorené kyselinou sírovou. Teraz sa však objavila viac vzrušujúca otázka: Ako by sa darilo životu v tmavých jaskyniach plných toxických plynov?
Jeden z mojich najstrašnejších momentov pri návšteve Lower Kane bol, keď som nasmeroval lúč baterky na jeden z troch bazénov jaskyne. Hneď pod hladinou vody sa rozprestieral šialený vzor strnulých, jemných rohoží, ktoré sa objavili v prekvapivých odtieňoch modro-čiernej, vermilionovej a krikľavej oranžovej farby Day-Glo, ako keby niektorí umelci zo šesťdesiatych rokov minulého storočia hodili farbu v každom smere. Na niektorých miestach mi škvrnité, rozprestreté oranžové vzory pripomínali obrázky NASA neúrodného povrchu Marsu. V iných to vyzeralo, akoby niekto vyhodil špagetovú omáčku do vody. A vznášajúc sa vo vode priamo nad každou jarou, biele pavučiny, podobne ako jemné pavučiny, vykonávali strašidelný podvodný tanec v prúdoch bublajúcich zdola.
Všetky psychedelické farby patrili bakteriálnym rohožiam, želatínovým filmom zlúčenín uhlíka generovaným neviditeľnými mikróbmi. Tieto živé vedľajšie produkty bakteriálnej aktivity sa dajú vidieť okolo zhlukov horúcich prameňov v Yellowstone a inde, hoci na povrchu ich môže premôcť konkurencia rias a iných organizmov. Čo však robili tu v Lower Kane, prosperovali tak hojne na mieste s jedovatými plynmi a bez slnečného žiarenia?
Po väčšinu 20. storočia vedci verili, že žiadna baktéria nemôže existovať viac ako pár metrov pod ornou pôdou alebo bahnom oceánu; pod tým vedci mysleli, že život jednoducho vyprchal. Potom, v roku 1977, prišiel ohromujúci objav bizarných trubkových červov a iných exotických zvierat, ktoré sa všetky schúľali okolo ponorených sopiek tak hlboko v Tichomorí, že ich slnečné svetlo nedosiahlo. Tento mimosvetový ekosystém sa ukázal byť takmer úplne závislý od aktivity baktérií milujúcich síru, prosperujúcich na spaľujúcich prúdoch a plynoch uvoľňovaných prieduchovými prieduchmi. Rovnako prekvapivé odhalenia o mikróboch na iných nepravdepodobných miestach nasledovali: baktérie sa našli v jadrách vyvŕtaných viac ako míľu pod Virgínou, vo vnútri skál z nehostinnej Antarktídy a viac ako šesť kilometrov hlboko v Tichom oceáne na dne prieplavu Marianas. Niektorí vedci teraz špekulujú, že skryté podpovrchové baktérie sa môžu rovnať hmotnosti všetkého vyššie uvedeného živého materiálu.
Tento „temný život“ izolovaný na miliardy rokov otvára vedcom vzrušujúce vyhliadky. Mikrobiológovia dúfajú, že podzemné baktérie môžu viesť k novým antibiotikám alebo protirakovinovým látkam. Špecialisti NASA ich skúmajú v nádeji, že identifikujú podpisy, ktoré by mohli rozoznať vo vzorkách hornín z Marsu alebo v sondách, ktoré jedného dňa môžu preniknúť do zamrznutého mora Európy, jedného z Jupiterových mesiacov.
Výzvou pre všetkých týchto lovcov podzemných bugov je však prístup, do ktorého vstupuje Lower Kane. „Jaskyne ponúkajú dokonalý vstup do normálne skrytého sveta mikrobiálnych aktivít, “ hovorí Diana Northup, vyšetrovateľka jaskýň na univerzite. Nového Mexika. „Niektorí vedci sa domnievajú, že život sa vyvíjal ako prvý v podzemí a pri zlepšovaní podmienok sa pohyboval na povrch. Ak je to pravda, potom štúdie podpovrchových mikróbov môžu poskytnúť vodítko k povahe niektorých z najranejších foriem života na Zemi. “
Aj keď mi LowerKaneCave dal namáčanie a modrinu alebo dve, moje nepohodlie nebolo ničím porovnateľným s míľami krútenia a stláčania, ktoré boli potrebné na preniknutie do mnohých iných sulfidových jaskýň. Jeho dostupnosť bola jedným z dôvodov, prečo spoločnosť Lower Kane pritiahla Annette Summers Engel prvú v roku 1999 a každý rok odvtedy, čo jej a jej tímu geológov, geochemistov a expertov na DNA umožňovalo relatívne ľahko vyťahovať vedecké vybavenie a von. Ich počiatočné testy rýchlo potvrdili, že Stephen Egemeier mal pravdu: kyselina sírová, výsledok sírovodíka, ktorý reagoval s kyslíkom, skutočne stále stával jaskynné steny. Najzaujímavejšou otázkou bolo, či bakteriálne rohože Lower Kane pridávajú k útoku kyseliny. Pretože niektoré baktérie produkujú kyselinu sírovú ako odpadové produkty, určite sa to zdalo možné. Summers Engel plánoval riešiť otázku z niekoľkých rôznych uhlov. Napríklad test DNA môže identifikovať konkrétne mikróby. Iné testy môžu zistiť, či sa mikrób živil, povedzme, sírou alebo železom a či bol stresovaný alebo prekvitajúci.
Predbežné výsledky skúmali výskumníkov. „Keď sme prvýkrát prišli do Lower Kane, “ hovorí Summers Engel, „prirodzene sme predpokladali, že každá rohož bude pozostávať hlavne z mikroorganizmov oxidujúcich síru. Vyzeralo to ako zdravý rozum. Namiesto toho sme zistili, že je úžasná zložitosť. “Každá rohož sa v skutočnosti ukázala byť tak rozmanitá ako mestský blok na Manhattane. Existuje veľa mikróbov, ktoré konzumujú síru, pričom všetky prchajú plyny, ktoré v prameňoch prechádzajú. Bola tu však aj nepokojná zmes ďalších baktérií. Napríklad niektorí, ktorí nevideli síru, kŕmili odpadom svojich susedov. Ani chyby neboli všetky náhodne zvrhnuté. Napríklad baktérie konzumujúce síru sa zhromažďujú v hornej časti rohože; ako chamtiví spotrebitelia kyslíka potrebovali vzduch na jarnom povrchu, aby prežili. Výrobcovia metánu, ktorí nepotrebujú kyslík, boli podľa očakávania sústredení na dne rohože.
Vedci zistili, ako rohože ako celok pôsobia na jaskyňu, a navrhli test elegantnej jednoduchosti, ktorý zahŕňal dve plastové rúrky, z ktorých každá obsahovala identické vápencové čipy. Ústa jednej osoby bola pokrytá hrubou plastovou sieťou, ktorá umožňovala krúživému pohybu mikróbov a vody z prameňa. Druhý bol pokrytý membránou, ktorá privádzala vodu, ale držala mimo mikróbov. Po ponorení oboch skúmaviek na jar na niekoľko mesiacov tím študoval čipy pod mikroskopom. Čip, ktorý bol vystavený kyslej vode aj mikróbom, bol silnejšie postavený a zjazvený ako čip vystavený samotnej vode. To bol dôkaz toho, že mikroby produkujúce kyseliny urýchľovali tvorbu jaskyne. "Nie je pochýb o tom, že mikróby pridávajú do kyslej chémie, ktorá rozpúšťa vápenec, " hovorí geochemista Libby Stern z Texaskej univerzity, "a že bez rohoží by sa pravdepodobne tvoril Lower Kane oveľa pomalšie."
Ale ďalší nález bol ešte dráždivejší: úplne nový druh mikróbov, predbežne identifikovaný biologom BrighamYoungUniversity Megan Porter. Zdá sa, že nový organizmus úzko súvisí s mikróbmi, ktoré sa nachádzajú pri hlbokých vetracích otvoroch hlboko v Tichomorí, čo je pravdepodobné miesto vzniku života. „Je to vzrušujúci objav, “ hovorí Porter, „pretože to znamená, že druhy metabolizmu nachádzajúce sa v LowerKaneCave sú veľmi starodávne.“ Je tiež v súlade s rastúcimi dôkazmi, že život sa mohol začať v hĺbke. V podzemných rajoch, ako sú jaskyne, podmorské prieduchy a v pôde, by boli primitívne mikróby chránené pred sopečnými výbuchmi, bombardovaním meteorov a intenzívnym ultrafialovým žiarením, vďaka ktorým bola planéta v prvých rokoch tak nehostinná. V týchto starobylých domoch, do ktorých ľudia len prišli, ako preniknúť, sa život vyvinul ďaleko od slnečného svetla, často v extrémnych podmienkach tepla a kyslosti. Kaneove psychedelické rohože nám pripomínajú, ako museli byť starovekí priekopníci mimoriadne rôznorodé a vytrvalé.
Ale horizonty jaskynného výskumu siahajú ďaleko za našu planétu. Mnoho astronómov a geológov špekuluje o tom, že Jupiterov mesiac, Európa a Mars, majú v sebe podmienky na vodu a podpovrchové podmienky, ktoré sa podobajú našim vlastným. Ak tu môžu mikroorganizmy prežiť v drsných podmienkach, tak prečo nie? „Naša práca v jaskyniach rozšírila známe limity života na našej planéte, “ hovorí Penny Boston. "Je to tiež veľká skúška na šaty na štúdium biologických lokalít na iných planétach a na presadzovanie našej fantázie, aby sme spojili zemské" vnútorné terestriály "s predstavami vesmíru."
