ディープカーボン天文台（DCO）を持つ科学者たちは、地球の奥深く、そしておそらく他の世界の生命についての私たちの理解を変えています。彼らの発見は、気温が極端でエネルギーや栄養素が不足している場所でさえ、他の惑星や月の地下に豊富な生命が存在する可能性があることを示唆しています。彼らはまた、深い地球に隠されたすべての生命がすべての人類の何百倍もの炭素を含んでいること、そして深い生物圏がすべての地球の海の体積のほぼ2倍であることも発見しました。
「炭素循環の既存のモデル…はまだ進行中の作業です。」 –マークレバー博士、DCOディープライフコミュニティ運営委員会。」
DCOは施設ではありませんが、地質学者、化学者、物理学者、生物学者を含む52か国の1,000人を超える科学者のグループです。彼らは、深部炭素循環が地球にどのように影響するかを調査するための10年プロジェクトの終わりに近づいています。地球の炭素の90％は惑星の内部にあり、DCOはそれを本当に理解するための最初の取り組みです。
DCOは世界的な取り組みです。科学者のチームは、地球上で最も深い鉱山のいくつかを探索し、これまで以上に海底まで掘削し、地球の深い炭素循環を理解するために火山を精査しました。そして、それらはまだ完全に終わっていません。
彼らは、人類全体の245倍から385倍の炭素を保持する奇妙な地下世界を発見しました。 DCOによると、地球の細菌と古細菌の70％は地下に生息しており、それらは最も深い既知の地下に存在しています。そして、それらのいくつかはゾンビです。
それらのいくつかは、エネルギーと栄養素が極端に低い環境に存在します。彼らはほとんど成長せず、利用可能なリソースを繁殖よりも自分自身の維持に費やしています。これらの「ゾンビ」細菌は、複製せずに数百万年生きることができ、地球上の生命の歴史、および他の世界における生命の存在に影響を与える驚くべき発見です。
DCOの作業をさらに詳しく調べるために、チューリッヒにあるスイス連邦工科大学の地球微生物学者で教授のMark Lever博士と話をしました。レバー博士はDCOのディープライフコミュニティステアリング委員会にも参加しており、DCOの仕事、将来の展望、そして「サーチフォーライフ」への影響について、より深い洞察を与えてくれます。
以下は、ディープカーボンサイクルと地球内部の生命について議論する、レバー博士との電子メールインタビューからの抜粋です。
UT：私は、科学者が正当な理由であまりにも多くを推測することに消極的であることを知っています。しかし、スペースマガジンは主に宇宙科学のWebサイトであり、読者がこの知識が太陽系の生命の探査にどのように関連するのか疑問に思うでしょう。火星？アイスムーン？他の世界？
ML：「地球の深い炭素循環の研究から得られた基本的な洞察を使用して、私たちの太陽系内の他の惑星や惑星の月の居住性と炭素循環を調査することについて多くの話がありました。地下の岩や堆積環境に豊かで広大な生物圏を持っている惑星地球と同様に、これらの惑星とそれらの月は、しばしば住むことのできない表面の下に多産で多様な生物圏を持っているかもしれません。」
「…私たちの惑星は…太陽系の他の場所やそれ以降の生命の発見と詳細な研究を可能にする技術の完璧な試験場になるかもしれません。」 –マークレバー博士。
「海底から数キロ、または南極の深い氷層からの汚染のないサンプルへのアクセスを提供する掘削技術、および開発された洗練された自動監視ツールと機器を含む、地球上の深い生命を探索するために使用される技術の多く、これらの地球外システムを探索するために不可欠です。」
「私たちの惑星は、一部にはDCOによって後援されているかもしれませんが、太陽系の他の場所や他の場所での生命の発見と詳細な研究を可能にする技術の完璧な試験場になるかもしれません。」
「私はまた、科学的洞察は他の惑星での生命の発見と発見に関連していると思います。ディープカーボン天文台による研究の主な焦点の1つは、地球上の生命の限界と生物学的炭素循環を特定することです。地球上で生命が存在できる場所と存在できない場所を決定する変数はどれですか。エベレットショックは、「生物的フリンジ」という言葉を適切に作り出し、居住者と非居住者を区別する環境条件の架空の境界を表しています。」
「地球の内部は、この生物フリンジを探索するのに非常に有望な場所です。温度、pH、圧力、細孔空間、栄養素濃度、およびそこに見られるエネルギー利用可能性の点で、条件の範囲が非常に広いためです。いくつかの（DCO）探査は、深部の堆積物と岩層を掘り起こし、生命が検出限界に近づくか下回るまで、バイオマスと生命の豊富さがどのように徐々に減少するかを文書化することができました。」
「地球外生命体の生命が地球上の生命と同じまたは類似の生化学を共有する場合、地球上の生命の分布を制御および制限するものについての理解は、これらの他の地球外生命体に関連する可能性が高いです。」
「より詳細に探査し始めた惑星体に関しては、現在のサンプルサイズは1です。解釈の正確さや普遍性さえも、現在生きている惑星以外の惑星を研究することによってのみ決定できます。オン。"
UT：地球の炭素循環と深い生物圏に関するこの新しい知識は、現在だけでなく過去の過去の気候変動の理解にも影響を与えますか？
ML：「ディープカーボンサイクルの目的は、地球の形成以来、カーボンサイクルの基本的な理解を深めることでした。この研究のほとんどは、「地表の世界」（大気、水圏、およびリソスフェアの最外層）と炭素の間の炭素の交換を制御する要因のより良い理解に貢献するという点で、現在および過去の気候変動に基本的に関連しています。 「深部地下」、つまりリソスフェアの最外層の数メートルから数千キロ下の惑星のほとんど。
「地表と地表下の世界の間の炭素交換のわずかな変化でさえ、地球の気候に劇的な影響を及ぼします-その歴史を通じていつでも。」 –マークレバー博士。
「これらの交換を理解することは、過去、現在、そして将来の気候変動を理解する上で非常に重要です。なぜなら、「地表の世界」に存在する炭素の量は、おそらく世界の地下堆積物に存在する炭素の量のたったの1万分の1おそらく、地球の地殻と上部マントルに存在する炭素量の1億分の1だけです。」
「地表と地表下の世界の間の炭素交換のわずかな変化でさえ、地球の気候に劇的な影響を及ぼします-その歴史を通じていつでも。」
UT：深い生物圏は、二畳紀-三畳紀の絶滅のような絶滅イベントからの地球の回復に役割を果たしたのでしょうか？それは大きな質問ですが、過去の深い生物圏を理解する方法はありますか？
ML：「二畳紀から三畳紀の絶滅への最も直接的なつながりは別の方向に向かっています。大規模な気象影響に関係なく、ほぼ同時に、メタン放出の増加があったという証拠があります。メタンハイドレート、つまり海底で低温および高圧下で形成される「メタン氷」。
「海底に存在するメタンとメタンハイドレートのほとんどは、海底から数百メートル下の数メートルに生息する微生物によっておそらく生成されます。概して、深い生物圏の微生物によって生成された強力な温室効果ガスメタンの大量の突然の放出は、二畳紀-三畳紀の絶滅の一因となった可能性があります。」
「海にはメタンを食べ、酸素を吸う微生物がいます。溶存メタンの量が増加すると、これらの微生物が海洋の一部の溶存酸素をすべて使い果たし、呼吸と生存に溶存酸素を必要とする多くの海洋動物の絶滅に貢献した可能性があります。」
UT：私は、深い生物圏を、地球の遺伝物質の一種の「保管庫」、一種の不注意による安全保管として考え続けています。そのアイデアに正確さはあると思いますか？
ML：「私は「金庫室」のコンセプトがとても好きです。地球の内部の特定の環境タイプ（例：玄武岩質地殻である超苦鉄質岩は、約40億年前の生命の起源以来、おそらくかなり似通っています。」
「微生物の「保管庫」という考えはおそらく、主に生物に適用され、生物の遺伝情報、つまりDNAやRNAを修復するメカニズムを持っています。」
「深い生物圏で地球の最も早い生物から無傷の遺伝子配列を回復できる可能性は低いと思われます。」-マークレバー博士、DCO。
「DNAとRNAは多くの微生物にとって優れたエネルギーと栄養源であり、環境に放出されるとこれらによって急速に分解されます。また、生細胞内でも発生する自然発生的な化学反応によって破壊されます。生きている細胞は、これらの自然突然変異のほとんどを検出し、それらを修復し、それにより、生存を可能にする無傷の遺伝情報を維持することができます。ただし、死んだ生物のDNAまたはRNAは修復されません。」
「少量の比較的無傷のDNAまたはRNA配列は、数千年、または時には数百万年の期間にわたって地下の生息地に保存される可能性がありますが、それを超えない可能性があります。深い生物圏で地球の最も初期の生物から無傷の遺伝子配列を回復できる可能性は低いと思われます。」
UT：DCOはいくつかの驚くべき発見をしました。 DCOの次は何ですか？そして深い生物圏への将来の研究の方向性はどうなると思いますか？
ML：「アルフレッドP.スローン財団によるDCOの資金提供期間は2019年秋に終了します。来年10月にワシントンDCの全米科学アカデミーで10年間のDCOが存在する大きな最終会議が開催されます。祝われ、深い炭素関連の科学の将来の方向性が探求されます。」
「地球物理学者、地質学者、地球化学者、微生物学者のこの多様で学際的なコミュニティを維持する方法に関して、DCO科学者の間で多くの議論があります。 2018年の夏に初めて開催されたゴードン研究会議をテーマにした「ディープカーボンサイエンス」は、私たちを1つにまとめる1つのイベントで、その大きな成功により、今後2年ごとに開催される予定です。 」
「1つの重要な方向は、深い生物圏をサポートする上での地震の重要性です。地震は、地球の地殻を破壊し、微生物がこれらの破壊にコロニーを形成し、還元鉄などの岩石由来のエネルギー源にアクセスできるようにすることで、微生物の新しい生息地を作り出します。地震はまた、水素やメタンなどの微生物エネルギー基質に富む深部に供給された流体を、居住不可能な地球の内部からより浅い居住可能な領域にポンプで送り、それによって地震活動地域のブームとバストサイクルで深い生命を増殖させる可能性があります。 」
UT：DCOから得られた最もエキサイティングな発見は、個人的にどう思いますか？
「…地球の炭素循環に関する根本的な科学的発見の機会の窓は依然として広大です。」 – DCO、マークレバー博士。
「私にとって最もエキサイティングな発見は、大気中へのCO2の火山フラックスが以前に考えられていたものの2倍であることです。この発見は、DCOによる他の多くの発見とともに、特に表面と地下の世界間の炭素の交換に関して、炭素循環の既存のモデルがいかに進行中であるかを示しています。その結果、地球の炭素循環に関する根本的な科学的発見の機会の窓は依然として広大です。」
- ディープカーボン天文台のウェブサイト
- ダークエネルギー生物圏調査のウェブサイト
- DCOプレスリリース：地球の深部での生活は、合計で150億から230億トンの炭素—人間よりも何百倍も多い
