Во время экспедиции у берегов Южной Америки международная группа океанографов обнаружила, что залежи этана и пропана широко распространены глубоко под морским дном и что микроорганизмы играют ключевую роль в формировании этих энергетических газы.
Команда под руководством профессора Кай-Уве Хинрикса описывает новые результаты в текущем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Полученные данные свидетельствуют о невообразимых ранее материальных круговоротах и метаболических процессах в так называемой глубинной биосфере.
«На самом деле это была случайная находка, - говорит Хинрихс. На борту экспедиционного корабля «JOIDES Resolution» бременский геохимик исследовал отложения, пробуренные на глубину 400 метров на морском дне к югу от Галапагосских островов и у берегов Перу.
"Нам пришлось обработать так много образцов материала, что банки с образцами морских отложений возрастом до 40 миллионов лет быстро накопились, потому что мы хотели определить содержание газа почти в тысяче образцов." Несмотря на смены продолжительностью до 14 часов, многие образцы удалось измерить намного позже, чем планировалось. - К счастью! «Потому что во многих «более старых» образцах мы заметили необычно высокие концентрации этана и пропана», - сообщает морской исследователь из Бремена. Вскоре стало ясно, что газы должны были выйти из отложений во время ожидания.
Ключевая роль микроорганизмов
Ученые начали задаваться вопросом, какие процессы в глубине морского дна были ответственны за повышенные концентрации газа. Обычно этан и пропан образуются при образовании там нефти и природного газа - при повышенных температурах и давлениях и без непосредственного участия микроорганизмов. В статье, которая сейчас публикуется в PNAS, исследовательская группа может показать, что давление и температура не являются решающими факторами в образовании высокоэнергетических газов в изучаемой области. Ключевую роль здесь играют микроорганизмы.
«Морские отложения содержат органический материал - останки растений и животных, обитающих в океане», - объясняет Хинрихс. Этот материал представляет собой важную основу для микробной жизни в глубинной биосфере. Ацетат также производится в ходе процессов переработки, которые там происходят. Бактерии преобразуют эту соль уксусной кислоты: «Они используют водород, присутствующий в осадке, для производства этана, а водород и неорганический углерод - для превращения ацетата в пропан."
Исследовательская группа выдвинула несколько признаков того, что это предположение верно: «Залежи сырой нефти или природного газа, содержащие этан и пропан, находятся далеко, поэтому их нельзя рассматривать в качестве источников», - говорит Хинрихс. «Кроме того, состав стабильных изотопов углерода в наших образцах газа значительно отличается от изотопных значений, которые мы находим в этане и пропане в нефтяных и газовых месторождениях», - объясняет соавтор Джон Хейс, геохимик из US Woods. Дырский океанографический институт. «Кроме того, наша группа смогла показать, что процессы переработки на глубине высвобождают достаточно энергии для роста бактериальных сообществ», - добавляет профессор Вольфганг Бах, соавтор Бременского исследовательского центра.
Повышение производительности бактерий
Работа, которая сейчас опубликована, поднимает ряд ориентированных на будущее вопросов: в докторской диссертации, которая в настоящее время готовится в Бременском исследовательском центре, исследуется, являются ли молекулы этана и пропана в морского дна, возможно, хранятся между слоистыми глинистыми минералами.
Дальнейшие испытания также ожидаются в лабораториях Бременского исследовательского центра: «Наша основная цель должна состоять в том, чтобы понять бактериальные процессы, происходящие на морском дне в контролируемых условиях, чтобы проверить точность геохимических данных. процессы, которые мы используем в постулате статьи PNAS, чтобы обосновать его», - говорит Хинрихс. Процессы, происходящие в глубине морского дна, трудно смоделировать в лаборатории. Однако, если это удастся, у бременского геохимика уже есть план в рукаве: «Тогда мы должны посмотреть, сможем ли мы увеличить выход пропана как источника энергии с помощью бактерий. далеко."