Ученые задокументировали уникальную экосистему на Земле и возможное окно в самые ранние стадии жизни на планете. Окружающая среда, ранее неизвестная науке, представляет собой систему лагун, окруженных соляными равнинами в аргентинской Пуна-де-Атакама, пустыне на высокогорном плато. Это также похоже на то, какой была Земля 3,5 миллиарда лет назад, и может даже иметь сходство с древним Марсом.

Это одна из самых засушливых сред на Земле. Дожди идут редко, а солнечный свет суров, создавая среду, в которой могут выжить лишь немногие растения и животные. Но лагуны являются домом для чего-то еще: строматолитов, сложных микробных сообществ, которые по мере своего роста создают гигантские каменные насыпи, подобно кораллам, строящим риф миллиметр за миллиметром.

Предварительные наблюдения геолога Брайана Хайнека и его команды из Университета Колорадо в Боулдере предполагают, что эти сообщества могут быть похожи на строматолиты, которые жили в период истории Земли, называемый архей, геологический эон 4000–2500 миллионов лет назад. Тогда кислорода в атмосфере почти не было.

«Эта лагуна может быть одним из лучших современных примеров самых ранних признаков жизни на Земле. Это не похоже ни на что, что я когда-либо видел, да и вообще ни на что, что когда-либо видел какой-либо ученый», — заявил в пресс-релизе Хайнек, профессор Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP). «Просто удивительно, что на нашей планете до сих пор можно найти подобные недокументированные вещи».

Требовательное путешествие

На протяжении всей своей карьеры Хайнек отправлялся в самые суровые условия на Земле, чтобы исследовать потенциал существования жизни на внеземных планетах и ​​лунах. Он поднимался на вершину Охос-дель-Саладо, самого высокого действующего вулкана в мире на границе Аргентины и Чили, и предпринимал экспедиции в Антарктиду в поисках упавших метеоритов.

В апреле 2022 года микробиолог Мария Фариас привезла Хайнека в один из своих исследовательских центров на северо-западе Аргентины. Чтобы добраться туда, они проехали девять часов по грунтовой дороге, а затем остановились в деревне с населением 35 человек, которые получают воду из одного источника. В свою последнюю ночь в городе он просматривал спутниковые снимки окружающей пустыни и увидел нечто похожее на сеть лагун.

Заинтригованные, он и Фариас проехали как можно дальше, а затем пошли пешком под палящим солнцем. «В некоторых местах мы проваливались по колено в соленую кашу», — сказал он. Когда они прибыли в лагуну, Хайнек понял, что это что-то особенное. Сеть из 12 лагун простиралась примерно на 25 акров. Под водой Хайнек увидел холмики зеленой растительности — древние строматолиты.

Жизнь на Земле и Марсе

Строматолиты, как правило, относятся к различным микробным сообществам, связанным со слоями горных пород. Подобные образования и сегодня можно найти где угодно на Земле, например, у побережья Багамских островов. Однако современные строматолиты обычно имеют скромные размеры и пассивно растут, захватывая такие частицы, как песок и детрит, взвешенные в океане.

Древние строматолиты, напротив, могли достигать высоты до 20 футов. Они активно поглощали кальций и углекислый газ из окружающей воды, что приводило к осаждению минералов вокруг них. Образования в лагунах Атакамы имеют большее сходство с некоторыми сообществами архейского эона, чем с какой-либо существующей в настоящее время жизнью на Земле.

Их скальные слои были построены в основном из гипса, распространенного минерала, обнаруженного в окаменелостях строматолитов, но отсутствующего почти во всех современных формах строматолитов. Биологически они образованы внешним слоем цианобактерий (фотосинтезирующих микробов) и розоватым ядром, богатым археями — одноклеточными организмами, которые часто встречаются в экстремальных условиях Земли.

«Мы думаем, что эти курганы на самом деле растут из микробов, что и происходило с самыми старыми», — сказал Хайнек. Исследователям неясно, почему они образовались в этом суровом месте. Они полагают, что среда лагуны может напоминать условия древней Земли. Воды соленые и кислые и подвергаются высокому уровню солнечной радиации.

Строматолиты могут дать ученым ответы на вопросы о том, как жизнь могла зародиться на Марсе, подобно Земле, миллиарды лет назад. «Если бы жизнь когда-либо развилась на Марсе до уровня окаменелостей, это было бы именно так. Понимание этих современных сообществ на Земле может дать нам информацию о том, что нам следует искать при поиске подобных особенностей в марсианских породах», — сказал Хайнек.

Учиться в срок

Исследователи надеются провести дополнительные эксперименты, чтобы подтвердить, что эти строматолиты действительно активно строят свои горные породы, и изучить, как микробы выживали в таких суровых условиях. Однако, возможно, у них заканчивается время. Территория сдана в аренду компании по добыче лития. Когда начнется бурение, лагуны могут серьезно трансформироваться.

«Вся эта уникальная экосистема может исчезнуть в течение нескольких лет», — сказал Хайнек. «Мы надеемся, что сможем защитить некоторые из этих сайтов или, по крайней мере, детализировать то, что там находится, прежде чем оно исчезнет или будет нарушено навсегда».

Предварительные результаты были представлены в этом месяце на встрече Американского геофизического союза 2023 года в Сан-Франциско.