Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

В конце концов, в результате многолетних исследований Бостон и другие ученые, в том числе Диана Нортап, Кэрол Хилл и Дженнифер Макаледи, выяснили, что результаты деятельности микробов в Лечугилье гораздо более масштабны и не ограничиваются производством небольшого количества грязи. Лечугилья покрыта толстым слоем известняка – окаменевшими останками рифа, которому 250 миллионов лет. Многочисленные камеры в таких пещерах обычно образуются благодаря дождевой воде, которая просачивается в землю и постепенно растворяет известняк. Однако в Лечугилье скульпторами становятся микробы: нефтепоедающие бактерии выделяют сероводород, который вступает в реакцию с кислородом в подземных водах, производя серную кислоту, разрушающую известняк. Параллельно различные микробы потребляют сероводород и производят ту же серную кислоту в качестве побочного продукта жизнедеятельности. Подобные процессы происходят в 5-10 % известняковых пещер по всему миру. Хотя такие пещеры могут образовываться в результате чисто геологических процессов выделения кислот и газов, микробы ускоряют этот процесс, позволяя пещерам разрастаться гораздо быстрее.

Со времени первого спуска Бостон в Лечугилью ученые по всему миру обнаружили, что микроорганизмы преобразуют земную кору, где бы они ни обитали – то есть практически везде. Алексис Темплтон, геомикробиолог из Университета Колорадо в Боулдере, регулярно посещает бесплодную горную долину в Омане, где в результате тектонической активности участки мантии – слоя Земли, находящегося под корой, – оказались гораздо ближе к поверхности. Она и ее коллеги бурят там скважину глубиной 400 метров и извлекают длинные цилиндры породы, которой 80 миллионов лет, некоторые образцы ярко окрашены в оттенки бордового и зеленого. В лабораторных исследованиях Темплтон продемонстрировала, что эти образцы полны бактерий, изменяющих состав земной коры. Они питаются водородом и «дышат» сульфатами, содержащимися в породе, а выделяют сероводород, создавая новые залежи сульфидных минералов, подобных пириту, известному также как «золото дураков»[21].

Благодаря похожим процессам микробы помогли сформировать некоторые из месторождений золота, серебра, железа, меди, свинца, цинка и других металлов. Когда подземные микробы разрушают породу, они зачастую высвобождают имеющиеся в ней металлы. Некоторые из выделяемых микробами химических веществ, например сероводород, соединяются с металлами, содержащимися в породе в свободном виде, образуя новые твердые соединения. Другие молекулы, выделяемые микробами, захватывают ионы металлов из растворов и связывают их вместе. Некоторые микробы накапливают металл внутри своих клеток или выращивают корку из микроскопических металлических хлопьев, которая притягивает все больше металла, аккумулируя в течение длительного времени значительные его запасы.

Микробная жизнь сформировала большинство минералов Земли, представляющих собой природные неорганические твердые вещества с высокоорганизованной атомной структурой, или, говоря проще, драгоценные и полудрагоценные камни. Подобно живым организмам, минералы подразделяются на семейства и виды. Сегодня на Земле насчитывается не менее 5000 видов минералов, большинство из которых представляют собой кристаллы, такие как алмаз, кварц, топаз, графит и кальцит. Однако поначалу Земля не отличалась большим разнообразием минералов. Лишь со временем в результате непрерывного дробления, плавления и повторного затвердевания земной коры произошли перемещение и концентрация редких элементов. Жизнь начала разрушать породу и перерабатывать элементы, порождая совершенно новые химические процессы минерализации. Более половины всех минералов на планете могут возникнуть лишь в высококислородной среде, которой не существовало до того, как микробы, водоросли и растения насытили кислородом океан и атмосферу.

В результате тектонической активности и непрекращающейся жизнедеятельности организмов Земля создала набор минералов, не имеющий аналогов ни на одном другом известном нам космическом теле. По сравнению с ней Луна, Меркурий и Марс не так уж и богаты полезными ископаемыми: там насчитывается не более нескольких сотен видов минералов. Разнообразие минералов на Земле зависит не только от существования жизни, но и от ее особенностей.

Роберт Хейзен, ученый-почвовед из Института Карнеги, и статистик Грета Хистад подсчитали, что вероятность того, что на двух планетах окажется одинаковый набор минералов, составляет 1 к 10³²². Учитывая, что в космосе насчитывается всего 10²⁵ похожих на Землю планет, вряд ли существует другая планета с таким же набором минералов, как у нас. «Понимание того, что эволюция минералов на Земле так непосредственно зависит от биологической эволюции, несколько ошеломляет», – пишет Хейзен. Эта точка зрения – значительный прогресс по сравнению с тем, что было несколько десятилетий назад, когда научный руководитель Хейзен по минералогии сказал ей: «Не берите курс биологии. Он вам никогда не пригодится!»