A Wyoming városában, Lovelltól néhány mérföldre délre, a Montana határ közelében, az északi Burlington vasút fokozatos emelkedést indít legelőkből és pamutfa ligetekből. A sáv egy mézes színű szurdokba megy keresztül, amely átvág a Madison mészkőn. Ez a formáció már akkoriban ősi formáció volt, amikor a dinoszauruszok Wyoming tengerpartját kóboroltak, majd egy 30 méter alatti földalatti kamra fölé halad, amelyet Alsó-Kane-barlangnak hívnak. A barlang bejárata szinte láthatatlan, egy repedést szinte eltemet a vasúti töltés meredek rakott törmeléke.
kapcsolodo tartalom
- Az élet eredete
- EcoCenter: A föld
Botorkálva ezt a boka-csavaró lejtőt egy tudóscsoport mögött, először a lábammal átgurcoltam a 30 hüvelykes repedést. Kettős hajlammal, és előrehaladva a homályban, elcsúsztam egy gyorsan mozgó patakba, és négykédesesen elporcoltam, mielőtt elegendő helyet találtam ahhoz, hogy egyenesen álljon a sárparton. A szemem hamarosan a fényszóró tompított fényéhez igazodott, de a bőröm ragacsos maradt; ellentétben a legtöbb szélességű barlanggal, amely egész évben kellemesen hűvös marad, Alsó-Kane hőmérséklete kellemetlenül nedves, 75 fokos hőmérsékletet mutat. A torkomba ragadós, rohadt szaga ragadt be.
Alsó-Kane-ben nincs a föld alatti turisztikai foltok, például Új-Mexikó Carlsbad-barlangjai vagy Kentucky MammothCave csillogó oszlopai vagy mészkő „drapériái”. Alig Kne-nél nagyobb, mint egy tipikus New York City metróállomásnál, Lower Kane-nál nincs még a legalacsonyabb cseppkőcsepp. Ennek ellenére ez a felszabadíthatatlan barlang tudományos aranybányának bizonyul, és nedves mélységébe egy energikus kutatócsoportot von, Annette Summers Engel vezetésével a texasi egyetemen. Biztonsági maszkot viselve, hogy megvédje a három tavasszal táplált medence felbuborító mérgező gázokat, a csapat egy 30 éves erőfeszítéssel folytatja a legújabb fejezetet, hogy megértse a Kane által képviselt barlang ritka és egzotikus formáját; ezeknek az úgynevezett aktív szulfid-barlangoknak csak egy tucatját találtak világszerte. Amikor először az 1970-es évek elején javasolták, származásuk elmélete annyira ellentmondásos volt, hogy a tudományos közösségnek közel két évtizedre telt, hogy átfogja. Végül ezeknek a barlangoknak a szokatlan geokémia megfordította a szokásos gondolkodást a kialakulásukról.
Ennél is fontosabb, hogy a „sötét élet” felfedezése - amely a savas, átitatott, hangmagasságú fekete világokban virágzó mikrobák kolóniáinak felfedezését idézte elő - régóta fennálló hitet vetett fel, hogy a barlangok többnyire kopár és steril helyek. A tudósok ezen az egyszer rejtett mélységben vadásznak a mikrobákra, amelyek új rákkezelésekhez vezethetnek. A barlangkutatás befolyásolja a tudósok gondolkodását is a földi élet eredetéről és más világokon való lehetséges létezéséről. "A barlang olyan eltérő környezet, majdnem olyan, mintha egy másik bolygóra megyünk" - mondja Penny Boston, a New Mexico Tech geomikrobiológusa. „Bizonyos értelemben ez egy másik bolygó - a saját bolygónk azon része, amelyet még nem fedeztünk fel. Ahogyan a mély óceánok csak az elmúlt néhány évtizedben váltak elérhetővé a tudomány számára, most a barlangokban folytatjuk az ilyen úttörő erőfeszítéseket. ”(A barlangkutatás televíziós felfedezése:„ A barlangok titokzatos élete ”című műsor a PBS-en NOVA október 1.)
A 60-as évek végén egy StanfordUniversity végzős hallgató, aki doktori disszertációjához kihívást jelentő témát keresett, az első tudós lett, aki áthatolt a Wyoming vasúti töltésen. Stephen Egemeier kíváncsiságát azonnal felkeltette Lower Kane szokatlanul meleg hőmérséklete és kellemetlen szaga. Még idegenek is voltak a barlangokban ritkán található morzsásfehér ásványi hatalmas, sáros halmok. Ez gipsz vagy kalcium-szulfát, a Sheetrock vagy a gipszkarton fő alkotóeleme, a házépítés során ismert anyag. Amikor Egemeier felfedezte, hogy Alsó-Kane-i források nemcsak forróak, hanem hidrogén-szulfid-gázt buborékoltatnak (híres a rottenegg-illatról), elmélete szerint a hidrogén-szulfid aktívan dolgozik az Alsó-Kane-i kivágásában. Bármelyik föld alatti forrásból is származik a potenciálisan mérgező gáz - akár a Yellowstone vulkáni tározói nyugaton, akár a BighornBasin olajmezői délre -, a buborék hullott ki a forrásvízből és a barlangba. Természetesen instabil, a vízben lévő oxigénnel reagálva kénsavat képez. A sav elfogyasztott a barlang falainál, és melléktermékként gipzt állított elő.
Egemeier úttörő kutatása soha nem volt széles körben publikálva, és a 70-es években kevés figyelmet fordított rá. De amíg elhomályosult, egy másik tudóscsoport küzdött ugyanolyan rejtélyes barlang-rejtvényekkel. Ezúttal a tudományos nyomozó vadászat messze fekszik Wyoming robusztus kanyonjaitól, a legfontosabb idegenforgalmi célpont, a Carlsbadi barlangok jól becsapott mélységében.
A korai carlsbad történet lényegében egyetlen személy, Jim White története. Tinédzserként az 1890-es években White kóborolt kempingje közelében, Új-Mexikó délkeleti részén található Guadalupe hegyvidéken, amikor egy furcsa, sötét felhőt észlelte, amely a sivatagi padlóról kavargott fel. "Azt hittem, hogy egy vulkán" - mondta később -, de akkor még soha nem láttam egy vulkánt. A hatalmas barlang torkolatánál a felhő eredetét nyomon követve White fekszik, a több millió denevérek látványa alatt, amit öntött. ki az éjszakai vadászati vándorlásukból. Így kezdődött egész életen át tartó megszállottsága a Carlsbad Caverns iránt, amelyet általában egyedül vizsgált, csak egy petróleumlámpa csekély villódzásával, hogy vezesse őt. White meséi egy hatalmas föld alatti labirintusból valami helyi nevetésből készítették, amíg 1915-ben meggyőzte a fotósot, hogy kövesse őt a barlangba. Az ezt követő hónapokban White engedte le a látogatókat egy vas vödörben egy hullámos csörlővel a sötétbe. láb alatt. Ma természetesen magányos megszállottsága vált nemzeti parkvá, amely évente félmillió látogatót vonz.
A Carlsbad-történet talán legmeglepőbb eleme az, hogy még az 1970-es években, amikor a napi nyári látogatók ezreket számoltak, a barlangok ásványtanát és annak sok rejtélyes tulajdonságát alig vizsgálták. A speleológia, vagy a barlangok tanulmányozása alig volt tiszteletreméltó tudomány, és Carol Hill barlangszakértő szerint a mainstream geológusok inkább „morcos barlangként” utasították el azokat, akiket a téma vonzott.
Aztán, 1971. október egyik napján, Hill és három másik fiatal geológia hallgató felmászott egy meredek létrán Carlsbad egyik távoli kamrájába. Ahogy az ottani szél által okozott furcsa zajnak nevezett rejtélyszobában felkapaszkodtak, zavartak voltak a lábukon belül kékes agyag foltokkal és morzsolt, kukoricapehelyszerű kéreggel a falon. Odder még mindig a lágy, fehér ásvány masszív tömbjei voltak a barlang másutt. Ilyen blokkoknak nem kellett volna ott lenniük.
Először is, ez az ásvány, a gipsz, gyorsan feloldódik vízben. És a barlangok kialakulásának szokásos magyarázata magában foglalja a víznek - sok víznek - a mészkő útján történő áthatolását több millió év alatt. A kémia egyszerű: ahogy az eső esik át a légkörben, és beszivárog a talajba, felveszi a szén-dioxidot, és gyenge savas oldatot, szénsavat képez. Ez az enyhén maró hatású talajvíz eltávolítja a mészkövet, és eonokon keresztül egy barlangot kivezet.
Ezen általánosan elfogadott elmélet szerint minden mészkőbarlangnak hosszú, keskeny folyosókból kell állnia. Mint bárki, aki átlépte a Carlsbad fő látványosságát, a Big Room-t, tudja, hogy ez egy hatalmas, katedrálisszerű terem, amely hat futballpálya felel meg. Ha egy nagyobb földalatti folyó kivágta volna ezt a hatalmas barlangot, akkor az útjában mindent le kellene ereszteni vagy el kellett volna söpörnie, beleértve a gipszet is. Mégis, a 15 méter vastag dolgok óriási fehér halmaza fekszik a Nagyterem padlóján, amely a világ egyik legnagyobb barlangtere.
Zavartan Hill kénytelen volt arra a következtetésre jutni, hogy a barlangképzés drasztikusan eltérő módszereinek működnie kell a Guadalupe megyékben. Hamarosan az Egemeier-hez hasonló elmélettel állt elő: a közeli olaj- és gázmezők által kibocsátott hidrogén-szulfid a hegyek mentén emelkedett fel és reagált a felszín alatti vizekben lévő oxigénnel kénsavat előállítva, amely aztán több millió év alatt elbocsátotta a barlangokat .
Hidrogén-szulfid-elmélete intenzív szkepticizmust váltott ki a geológusok körében, akik bizonyítékot kerestek arra, amelyet Carlsbad, mint „halott” vagy már nem alkotó barlang, nem tudott biztosítani. Hill elméletének megerősítéséhez a tudósoknak meg kellett vizsgálniuk egy olyan helyet, ahol a kénsav még mindig eszik a barlangban - mint az Alsó-Kane-ban. De az évek során a vasúti pálya alatti kis barlangot többé-kevésbé elfelejtették.
1987-ben végre megjelent Hill aprólékos tanulmánya a Guadalupes-ról, amely egybeesett Stephen Egemeier munkájának 1985. évi halála utáni publikálásával. Ezek a tanulmányok, valamint egy maroknyi más aktív kénhidrogén-barlang új felfedezései szerte a világon, minden kétséget kizáróan bizonyultak. hogy néhány országban a barlangokat kénsav alkotta. De most egy ijesztõbb kérdés merült fel: Hogyan alakulhatna meg az élet a mérgezõ gázzal teli hangú sötét barlangokban?
Az egyik legkísértetlenebb pillanat az Alsó-Kane-i látogatáskor az volt, amikor a zseblámpámmal a barlang három medencéjének egyikére irányítottam. Közvetlenül a víz felszíne alatt egy őrült, filmszerű szőnyegmintázat húzódott meg a megdöbbentő kék-fekete, vermilion és fényes Day-Glo narancs árnyalatban, mintha egy 1960-as évek pop művésze minden irányba dobta el a festéket. Egyes helyeken a foltos, pontozott narancssárga minták a NASA képeire emlékeztettek a Mars kopár felületéről. Másokban úgy tűnt, mintha valaki spagetti mártást dobott volna a vízbe. És az egyes források felett közvetlenül a vízben lebegő pókos fehér szálak, mint a finom pókhálók, kísérteties víz alatti táncot hajtottak végre az alulról felbuboruló áramlatokban.
A pszichedelikus színek mindegyike bakteriális szőnyegekhez, láthatatlan mikrobák által létrehozott szénvegyületek zselatinos filmjéhez tartozik. Ezek a baktériumaktivitás élénk melléktermékei a forró források köré csoportosulva láthatók Yellowstoneban és másutt, bár a felszínen az algák és más organizmusok által okozott verseny eláraszthatja őket. De mit csináltak itt, Alsó-Kane-ban, olyan bőségesen virágzó helyen, ahol mérgező gázok és nincs napfény?
A 20. század nagy részében a tudósok úgy gondolták, hogy egyetlen baktérium sem létezhet néhány méternél a talaj vagy az óceániszap alatt; Ez alatt, a tudósok szerint, az élet egyszerűen kiharcolt. Aztán 1977-ben megjelent a bizarr csőféreg és más egzotikus állatok meglepő felfedezése, mindegyik a Csendes-óceánon olyan mélyen merülő vulkánok köré borult, hogy a napfény nem éri el őket. Kiderült, hogy ez a külvilágos ökoszisztéma szinte teljes egészében a ként szerető baktériumok aktivitásától függ, és felvirágzik a forrázási áramokra és a tenger alatti nyílások által felszabaduló gázokra. Ugyanilyen megdöbbentő kijelentések hamarosan következtek más, valószínűtlen helyeken élő mikrobákkal kapcsolatban: baktériumokat találtak a Virginia feletti mérföldnél több mérföldet fúró magokban, az élettelen Antarktisz szikláiban, és a Marianas-árok alján a Csendes-óceánon több mint hat mérföld mélyen. Egyes tudósok most úgy gondolják, hogy a rejtett felszín alatti baktériumok megegyezhetnek az összes fenti élő anyag tömegével.
Ez a milliárd évig elkülönített „sötét élet” megnyugtató kilátásokat kínál a tudósok számára. A mikrobiológusok azt remélik, hogy a földalatti baktériumok új antibiotikumokhoz vagy rákellenes szerekhez vezethetnek. A NASA szakemberei azon a reményben vizsgálják meg azokat az aláírásokat, amelyeket fel lehet ismerni a Marsból származó sziklamintákban vagy olyan szondákban, amelyek egy napon áthatolhatnak az Európa, a Jupiter holdjának egyik fagyasztott tengerén.
De a föld alatti hibák vadászai számára a kihívás az elérés, ahol Alsó-Kane jön. "A barlangok tökéletes bejárási ablakot kínálnak a mikrobiális tevékenység általában rejtett világához" - mondja Diana Northup, az egyetem barlangkutatója. Új-Mexikóból. „Egyes kutatók azt gondolják, hogy az élet először a föld alatt fejlődött ki, és a feltételek javulásával a felszínre költözött. Ha ez igaz, akkor a felszín alatti mikrobák tanulmányozása utalásokat kínálhat a Föld néhány legkorábbi életformájának természetére. ”
Noha a LowerKaneCave pár percig áztatást és egy-egy zúzódást adott nekem, a kellemetlenségeim nem voltak semmi, mint a sok más kénhidrogén-barlang behatolásához szükséges mérföldre a rángatás és a szorítás. Ennek elérhetősége volt az egyik oka annak, hogy Lower Kane először 1999-ben és azóta minden évben vonzza az Annette Summers Engel-t, lehetővé téve neki, hogy geológusai, geocémikusai és DNS-szakértői csapata viszonylag könnyedén be tudjuk szállítani a tudományos berendezéseket. Az első tesztek gyorsan megerősítették, hogy Stephen Egemeiernek igaza volt: a kénsav, amely az oxigénnel reagáló hidrogén-szulfid eredményeként valóban még mindig megeszi a barlang falait. A legérdekesebb kérdés az volt, hogy Lower Kane bakteriális szőnyegei hozzájárultak-e a savas támadáshoz. Mivel egyes baktériumok kénsavat termelnek hulladékként, minden bizonnyal lehetségesnek tűnt. Engel Summers úgy tervezte, hogy a kérdést többféle szempontból kezeli. Egy DNS-teszt például meghatározhat bizonyos mikrobákat. Más vizsgálatok megtudhatják, vajon egy mikrobát tápláltak-e például ként vagy vasat, és hogy feszült-e vagy virágzik-e.
Az előzetes eredmények a kutatók fölött álltak. „Amikor először érkeztünk Lower Kane-be - mondja Summers Engel -, természetesen feltételeztük, hogy minden szőnyeg főleg ként oxidáló mikrobákból áll. Ez a józan észnek tűnt. Amit viszont találtunk, meglepően bonyolult volt. ”Valójában minden szőnyeg ugyanolyan változatosnak bizonyult, mint egy manhattani városblokk. Rengeteg ként fogyasztó mikrobák voltak, amelyek táplálták a forrásokban felbomló gázokat. De volt más baktériumok zavaros keveréke is. Például néhányan, amelyek elhanyagolják a ként, táplálták a szomszédaik által termelt hulladékot. A hibákat sem véletlenszerűen dobták össze. A kén-étkezési baktériumok például a matrac tetején összegyűltek; kapzsi oxigénfogyasztókként szükségük volt a levegőre a rugó felszínén a túléléshez. A metántermelők, amelyeknek nincs szükségük oxigénre, kiszámíthatóan a mat alján koncentrálódtak.
Annak kiderítésére, hogy a szőnyegek egésze hogyan befolyásolja a barlangot, a tudósok elegáns egyszerűség-tesztet dolgoztak ki, két műanyag csővel, amelyek mindegyike azonos mészkőforgácsot tartalmazott. Az egyik szája egy nyers műanyag hálóval volt lefedve, amely lehetővé tette, hogy mind a mikrobák, mind a forrásból származó víz forogjon benne. A másikot egy membrán borította, amely felveszi a vizet, de elkerüli a mikrobákat. Miután a két csövet tavasszal több hónapig merítettük, a csoport mikroszkóp alatt megvizsgálta a chipeket. A savas víznek és a mikrobáknak kitett forgács súlyosabban bemélyedött és hegesedik, mint egyedül a víznek kitett. Ez bizonyította, hogy a savtermelő mikrobák felgyorsítják a barlang létrehozását. "Nem kétséges, hogy a mikrobák hozzáadják a savas kémiai oldatot, amely feloldja a mészkövet" - mondja a Texasi Egyetemi geokémikus Libby Stern -, és hogy a szőnyegek nélkül alsó-Kane valószínűleg sokkal lassabban alakul ki.
De egy másik lelet még ennél is izgalmasabb volt: egy teljesen új mikrobafaj, amelyet ideiglenesen a BrighamYoungUniversity biológusa, Megan Porter azonosított. Az új organizmus szorosan kapcsolódik a Csendes-óceán mélyén, a tenger alatti nyílásaiban található mikrobákhoz, amely valószínűleg az élet kialakulásának kiindulási pontja. „Ez egy izgalmas felfedezés - mondja Porter -, mert azt sugallja, hogy az LowerKaneCave-ben talált metabolizmusok nagyon ősiek.” Egyre növekvő bizonyítékokkal illusztrálja, hogy az élet valószínűleg a mélységben kezdődött. A felszín alatti menedékhelyekben, például a barlangokban, a tenger alatti nyílásokban és a talajban az primitív mikrobák védettek voltak a vulkáni robbantásoktól, a meteor-bombázásoktól és az intenzív ultraibolya sugárzástól, amelyek a bolygót korai éveiben oly szellemtelenné tették. Ezekben az ősi menedékhelyekben, amelyekben az emberek csak rájöttek, hogyan lehet behatolni, az élet messze fejlődött a napfénytől, gyakran szélsőséges hő- és savas körülmények között. Kane pszichedelikus szőnyegei emlékeztetnek bennünket, hogy rendkívül változatos és kemény földi ősi úttörőknek kell lennie.
A barlangkutatás horizontja azonban messze túlmutat saját bolygónkon. Sok csillagász és geológus gondolkodik arról, hogy a Jupiter holdja Europa és a Mars mindegyikének kikötői víz és felszín alatti körülményei hasonlítanak a sajátunkhoz. Ha a mikrobák itt is túlélhetnek nehéz körülmények között, akkor miért nem is? "Barlangokban végzett munkánk kibővítette a saját bolygónk életének ismert határait" - mondja Penny Boston. "De ez egy nagyszerű próbaüzem más bolygók biológiai helyszíneinek tanulmányozására, és arra ösztönzi a képzeletainket, hogy a föld" belső-földi "képességeit összekapcsoljuk a világűrrel."
