Спелеологи спустились на 2212 метров в недра абхазской горы — туда, где царит вечная тьма и температура едва поднимается выше нуля. И нашли нечто, что перечёркивает привычные представления о границах жизни на планете.
Речь о пещере Крубера-Воронья.
Самой глубокой карстовой полости в мире. Вертикальный лабиринт, который уходит вниз почти на два с половиной километра. Это как три Останкинских башни, поставленные друг на друга, только направленные в земную толщу.
Пещеру открыли в 1960 году грузинские спелеологи. Но настоящее исследование началось только в 2000-х, когда технологии позволили спускаться на экстремальные глубины.
Мир без света
Представьте себе место, где никогда не было солнечного луча.
Не сегодня, не вчера. Никогда за всю историю Земли. Абсолютная темнота с момента формирования пещеры миллионы лет назад.
Температура +7 градусов круглый год. Влажность близка к 100%. Воздух разреженный, дышать тяжело. Давление в полтора раза выше атмосферного на поверхности.
Каменные стены покрыты влагой. С потолка капает ледяная вода. Звуки глухие, приглушённые. Никаких растений — фотосинтез без света невозможен.
Казалось бы, мёртвая зона.
Но в 2007 году группа украинских и российских спелеологов достигла отметки в 2000 метров. Они взяли пробы воды из подземного озера. Отправили на анализ в лабораторию.
Результаты пришли через несколько недель.
Находка, которая всё меняет
В воде кишела жизнь.
Не просто следы органики. Живые существа. Микроорганизмы, которые активно размножались в кромешной тьме на глубине двух километров под поверхностью.
Бактерии нескольких видов. Простейшие одноклеточные. Микроскопические рачки. Круглые черви нематоды длиной меньше миллиметра.
Они жили там постоянно, а не случайно попали с поверхности.
Исследователи это проверили. Провели генетический анализ — ДНК этих существ отличалась от поверхностных популяций. Это были адаптированные формы, которые эволюционировали в изоляции тысячи, возможно, миллионы лет.
Изолированная экосистема в месте, где не должно быть никакой экосистемы.
Откуда там энергия
Вот тут начинается самое интересное.
Любой живой организм нуждается в энергии. На поверхности её источник один — Солнце. Растения ловят свет и запускают фотосинтез. Травоядные едят растения. Хищники едят травоядных. Всё упирается в фотосинтез.
А в пещере света нет и никогда не было.
Откуда берётся энергия?
Учёные выяснили: бактерии на дне Крубера-Воронья используют хемосинтез. Они извлекают энергию не из света, а из химических реакций. Окисляют соединения серы, железа, марганца, которые поступают из горных пород.
Вода просачивается через известняк, растворяет минералы, приносит их вниз. Бактерии перерабатывают эти вещества и получают энергию для жизни.
Они — первое звено пищевой цепи. Основа, фундамент. Дальше их едят простейшие. Простейших — рачки и черви.
Полноценная экосистема, работающая по другим правилам.
Параллельная биосфера
Дальнейшие экспедиции принесли ещё более странные результаты.
В 2012 году спелеологи достигли дна пещеры — 2197 метров. На самом дне они обнаружили подземное озеро, где концентрация жизни была выше, чем на промежуточных уровнях.
Чем глубже, тем больше живых организмов.
Это противоречило всей логике. Обычно с глубиной условия только ухудшаются. Но здесь всё наоборот.
Разгадка пришла после химического анализа воды. На дне концентрация минералов оказалась в разы выше. Вода собирала их со всех вышележащих уровней и несла вниз. На дне получалась настоящая химическая кладовая.
Больше минералов — больше пищи для бактерий. Больше бактерий — больше пищи для остальных.
Самая густонаселённая зона располагалась там, где казалось бы должна быть полная безжизненность.
Что это значит для нас
А теперь главное открытие, которое следует из находки в Крубера-Воронья.
Если жизнь может существовать на глубине 2 километров в условиях вечной темноты и холода, используя только химическую энергию минералов, то где ещё она может прятаться?
Марс. Под его поверхностью когда-то были — а возможно, и сейчас есть — подземные воды. Температура там ниже нуля, солнце почти не греет, атмосфера разрежена. Но под поверхностью условия могут быть похожи на глубины Крубера-Воронья.
Европа, спутник Юпитера. Под ледяной коркой толщиной в километры скрывается океан жидкой воды. Температура там около нуля, света нет вообще. Но если вода контактирует с каменным дном, там могут идти химические реакции.
Энцелад, спутник Сатурна. Из трещин на его поверхности бьют гейзеры — выбросы воды из подповерхностного океана. Зонды зафиксировали в этих выбросах органические молекулы и водород. Всё необходимое для хемосинтеза.
Находка в абхазской пещере показала: жизни не нужен свет. Не нужна комфортная температура. Не нужна питательная среда с готовой органикой.
Достаточно воды, минералов и времени.
Земля под землёй
После 2012 года спелеологи обследовали десятки других глубоких пещер по всему миру. Мексика, Франция, Грузия, Китай.
Везде, где глубина превышала километр и были подземные воды, находили жизнь.
Микробиологи подсчитали: суммарная биомасса подземных экосистем может составлять до 20% от всей биомассы планеты. Пятая часть всего живого на Земле скрыта под поверхностью.
Мы живём на тонкой плёнке, на самом верхнем слое. А под нами простирается целый мир, о котором мы почти ничего не знаем.
Бактерии в горных породах на глубине 5 километров. Микроорганизмы в трещинах океанического дна. Археи в разогретых слоях под континентальными плитами.
Они существуют независимо от солнечного света. Их эволюция шла параллельно нашей, но по другому пути.
Граница жизни
Самый глубокий живой организм обнаружен на глубине 5 километров в южноафриканской золотой шахте.
Бактерия Desulforudis audaxviator. Название переводится как «смелый путник». Она живёт в полной изоляции — единственный вид в своей экосистеме. Не питается другими организмами, потому что их там нет.
Получает энергию, расщепляя радиоактивный уран в горных породах. Радиация раскалывает молекулы воды, образуется водород. Бактерия его окисляет и строит из этого всё необходимое.
Жизнь на радиации.
Температура там около 60 градусов. Давление в сотни атмосфер. Никакого контакта с поверхностью миллионы лет.
Но граница жизни, вероятно, ещё глубже. Теоретические расчёты показывают: микробы могут существовать на глубине до 10 километров, пока температура не поднимется выше 120 градусов.
При такой температуре белки разрушаются. Это предел для известных нам форм жизни.
Но никто не знает наверняка.
Возвращение к началу
Крубера-Воронья показала, что поиск жизни нужно вести не только на поверхности планет.
Космические агентства уже меняют стратегии. НАСА разрабатывает буровые установки для Марса, способные проникать на сотни метров под поверхность. Европейское космическое агентство проектирует зонды для исследования подлёдных океанов спутников Юпитера.
Если где-то в Солнечной системе есть жидкая вода и контакт с минералами — там может быть жизнь. Даже если на поверхности царит мёртвый холод и вакуум.
Абхазская пещера стала окном в другую биосферу. Не экзотическую, не редкую — возможно, гораздо более распространённую во Вселенной, чем наша солнечная.
Мы привыкли думать, что жизнь хрупка и требует особых условий. Узкий диапазон температур. Атмосферу. Солнечный свет. Органику.
Но под нашими ногами, на глубине двух километров в ледяной воде и кромешной тьме, существа живут и размножаются миллионы лет. Строят свои молекулы из камня и воды. Не знают, что такое день и ночь, лето и зима.
И чувствуют себя прекрасно.
Как думаете, может ли такая жизнь существовать прямо сейчас под поверхностью Марса или Европы?
Научное сообщество разделилось: одни считают подземные экосистемы доказательством того, что жизнь во Вселенной распространена широко, другие настаивают, что земные примеры нельзя переносить на другие миры без прямых доказательств.