Al proporcionar la primera estimación de la cantidad de hidrógeno disponible para alimentar la vida microbiana en la corteza del subsuelo marino sin sol debajo de Mid-Ocean Ridge (MOR), Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Duke arroja luz sobre una de las biosferas menos comprendidas de la Tierra.

También puede ayudar a iluminar cómo condiciones similares podrían sustentar la vida en otros entornos extremos, desde planetas distantes hasta la propia Tierra primitiva.

La mayoría de los microbios utilizan la fotosíntesis impulsada por la luz solar para crear materia orgánica. Pero las comunidades microbianas quimiosintéticas que viven en las profundidades de la roca volcánica de la corteza oceánica de la Tierra carecen de esta fuente de energía y utilizan hidrógeno. liberado como gas libre cuando el agua fluye a través de la roca rica en hierro, como combustible para convertir el dióxido de carbono en alimento.

Los científicos han sabido que la vida puede prosperar en el abismo desde poco después del descubrimiento de los primeros respiraderos hidrotermales de aguas profundas en 1977. Pero no fue hasta 2013 que los microbiólogos descubrieron comunidades microbianas que vivían dentro de rocas volcánicas debajo del lecho marino. Ese descubrimiento despertó una curiosidad científica generalizada, no solo debido al tamaño potencial de la biosfera recién descubierta (la corteza oceánica tiene varios kilómetros de espesor y cubre el 60% de la superficie de la Tierra), sino también porque el extremo, Las condiciones de escasez de oxígeno que se encuentran allí son similares a las que existían cuando comenzó la vida en la Tierra, una época en la que la energía química puede haber sido la única fuente de energía disponible para alimentar el metabolismo de los microbios.

"Hasta ahora, sin embargo, no teníamos buenas limitaciones sobre el tamaño total de estas comunidades microbianas o la cantidad de hidrógeno que consumen. Este nuevo estudio proporciona una primera estimación y nos da nuevos conocimientos sobre el alcance del impacto de estos microbios en el clima y el paleoclima de la Tierra. "dijo Lincoln Pratson, Profesor de la Familia Gendell de Energía y Medio Ambiente en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de Duke.

"También nos da las condiciones límite para lo que algunas de las primeras formas de vida en la Tierra tuvieron que lidiar, y dónde podrías buscar vida en otros planetas, " él dijo.

Los científicos publicaron su artículo revisado por pares la semana del 11 de mayo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Para realizar su estudio, construyeron un modelo de caja que evaluó la producción total de gas hidrógeno (H2) de nueve fuentes geológicas diferentes dentro de un corredor de casi 30 millones de kilómetros cuadrados de corteza oceánica centrado en Mid-Ocean Ridge. El corredor serpentea a lo largo de la cresta a través de todos los océanos del mundo y cubre aproximadamente el 10% de toda la corteza oceánica.

El equipo también estimó cuánto de este gas hidrógeno probablemente se estaba liberando al océano a través de respiraderos hidrotermales del fondo marino. basado en más de 500 mediciones de muestras de agua recolectadas por otros investigadores en expediciones anteriores a lo largo de Mid-Ocean Ridge.

"Al restar la cantidad de gas que se ventila, que fue aproximadamente 20 millones de toneladas métricas por año, de la cantidad que se produce, que fue aproximadamente 30 millones de toneladas métricas por año, nos quedamos con alrededor de 10 millones de toneladas métricas anuales que son, presumiblemente, ser consumido por microbios dentro de esta franja de corteza, "dijo la autora principal Stacey L. Worman, un ex alumno de Pratson cuya tesis doctoral de 2015 sobre las reservas de gas hidrógeno debajo de Mid-Ocean Ridge proporcionó el ímpetu para el nuevo estudio.

Estos números sugieren que las comunidades microbianas juegan un papel importante en ayudar a regular la biogeoquímica global de la Tierra. dijo Worman, que ahora trabaja como analista de investigación en Chevy Chase Trust en Bethesda, Maryland.

"Los microbios debajo del lecho marino y en el océano oscuro consumen cantidades significativas de este gas reducido. Sin estos microbios consumiendo este gas altamente difusivo, este H2 producido geológicamente podría posiblemente escapar a la atmósfera, " ella dijo.

Una entrada de este tipo representaría un aumento considerable, alrededor del 10%, del presupuesto de hidrógeno atmosférico actual de la Tierra. Dado que el gas hidrógeno puede acelerar la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera inferior, que podría tener un impacto significativo en el calentamiento global.

En una escala global, el impacto puede ser mucho mayor, Pratson señaló, ya que el 90% restante de la corteza oceánica que no se incluyó en este estudio también puede tener producción y consumo de hidrógeno.

"Si bien nuestro análisis estima la cantidad de H2 que podría consumir la biosfera profunda en las proximidades del MOR, no está claro si el tamaño de la biosfera profunda está limitado por la disponibilidad de H2 o por otros factores, como la temperatura, nutrientes, presión, pH o incluso espacio, Worman dijo. La combinación de este estudio y el trabajo futuro sobre el presupuesto H2 con otras limitaciones clave de la vida es una vía prometedora para avanzar en nuestra comprensión de su origen y evolución aquí en la Tierra y para apuntar dónde buscar vida en otras partes del universo. "

Worman y Pratson realizaron el estudio con Jeffrey A. Karson, Jessie Page Heroy, profesora de geología en la Universidad de Syracuse, y William H. Schlesinger, James B. Duke Profesor Emérito de Biogeoquímica, ex decano de la Escuela Nicholas de Duke y presidente emérito del Instituto Cary de Estudios de Ecosistemas,