ลึกใต้พื้นผิวโลก เบาะแสถึงต้นกำเนิดของชีวิต | นิตยสารควอนต้า

ใกล้เที่ยงคืนของวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 1961 น้ำทะเลสีเข้มซัดเข้าที่ตัวเรือของเรือที่ได้รับการดัดแปลง ขณะเคลื่อนตัวในมหาสมุทรแปซิฟิกอย่างไม่สบายใจ เรือลำนี้เพิ่งมาถึงจุดนี้ ห่างจากคาบสมุทร Baja ประมาณ 240 กิโลเมตร หลังจากสามวันของการสู้รบในทะเลที่ขรุขระจนลูกเรือได้ฟาดอุปกรณ์ไปที่ดาดฟ้าด้วยโซ่หนัก "เหมือนช้างอันธพาล" จอห์น สไตน์เบค นักประพันธ์ผู้ซึ่ง อยู่บนเรือแล้ว ต่อมาเขียนเพื่อ ชีวิต นิตยสาร.

เมื่อกลับขึ้นฝั่ง มีข่าวลือแพร่สะพัดเกี่ยวกับเป้าหมายของลูกเรือ บางคนคาดเดาว่าพวกเขากำลังตามล่าหาเพชรหรือสมบัติที่จมอยู่ คนอื่นๆ สงสัยว่าพวกเขากำลังสอดแนมสถานที่สำหรับซ่อนขีปนาวุธที่ก้นทะเล แต่วัตถุประสงค์ของทีมนั้นสูงส่งยิ่งกว่าคำบอกเล่าที่บ้าบอที่สุดเสียอีก แผนดังกล่าวซึ่งเกิดขึ้นบนอาหารเช้าที่ผสมแอลกอฮอล์ที่บ้านลาจอลลาของนักธรณีวิทยา วอลเตอร์ มังค์ คือการเจาะรูที่ลึกมากจนเจาะทะลุเปลือกโลกและไปถึงชั้นเปลือกโลก ซึ่งเป็นชั้นหินร้อนที่ประกบอยู่ระหว่างเปลือกโลกและ แกนกลางของมัน

ปัจจุบัน เป็นเวลากว่า 62 ปีหลังจากความพยายามที่เรียกว่า Project Mohole นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่สามารถเจาะผ่านส่วนที่ไม่บุบสลายของเปลือกโลกได้สำเร็จ แต่ฤดูใบไม้ผลิที่ผ่านมานี้ ทีมงานบนเรือขุดเจาะอายุหลายสิบปี ความละเอียดของ JOIDES บรรลุสิ่งที่ดีที่สุดรองลงมา: พวกเขาเก็บเอาขุมหินปกคลุมมาจากบริเวณก้นทะเลแอตแลนติกซึ่งมีเปลือกบางเป็นพิเศษ สถานที่นี้อยู่บนยอดเขาใต้น้ำที่รู้จักกันในชื่อแอตแลนติสแมสซิฟ ซึ่งการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกอย่างช้าๆ ได้ผลักก้อนหินปกคลุมเข้าไปใกล้พื้นผิวมากขึ้น

แม้ว่าชั้นแมนเทิลจะประกอบเป็นส่วนใหญ่ของโลก แต่หินของมันมักจะถูกฝังอยู่ใต้พื้นผิวหลายกิโลเมตร ทำให้ยากต่อการเก็บตัวอย่างใหม่ แต่หินเนื้อโลกอย่างเช่นที่ขุดขึ้นมาเมื่อฤดูใบไม้ผลิที่แล้วสามารถให้เบาะแสเกี่ยวกับการทำงานในส่วนลึกของโลก และช่วยให้นักวิจัยเข้าใจการออกแบบท่าเต้นเปลือกโลกที่เป็นพื้นฐานของโลกของเราได้ดีขึ้น

หินที่รวบรวมใหม่นี้อาจเป็นเบาะแสของลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของโลกของเรา นั่นก็คือชีวิต

เมื่อน้ำทะเลมาบรรจบกับหินเนื้อโลก ปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่งจะทำให้เกิดค็อกเทลที่สามารถสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นในการจุดประกายประกายไฟครั้งแรกของชีวิต นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบร่องรอยของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่สร้างขึ้นโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากจุลินทรีย์ที่ระบบปล่องระบายความร้อนด้วยน้ำ Lost City ซึ่งเป็นมหานครทางธรณีวิทยาที่แผ่กิ่งก้านสาขาบนยอดเทือกเขาแอตแลนติส นักวิทยาศาสตร์บางคนคาดเดามานานแล้วว่าสภาพแวดล้อมดังกล่าวอาจฟักตัวสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆ ของโลกได้ ขณะนี้ หลุมเจาะของทีมที่เพิ่งขุดเจาะลึกลงไปใต้พื้นทะเลมากกว่าหนึ่งกิโลเมตร ได้เข้าถึงสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหัวใจสำคัญของระบบความร้อนใต้พิภพนี้แล้ว

“นั่นเป็นการเปิดโลกแห่งความเป็นไปได้ให้กับเรา” กล่าว ซูซาน แลงนักชีวธรณีเคมีจากสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮลซึ่งร่วมเป็นผู้นำการสำรวจ

มีสัญญาณบ่งชี้ว่าก๊าซไฮโดรเจนที่มีความเข้มข้นสูงในน้ำหลุมเจาะอาจมีให้พลังงานในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ห้องปฏิบัติการทางธรรมชาตินี้สัญญาว่าจะช่วยทีมในการคลี่คลายต้นกำเนิดของสตูว์ที่ให้ชีวิตซึ่งไหลขึ้นมาผ่านหอคอยของ Lost City ช่วยให้พวกเขาศึกษาเคมีอินทรีย์ของโลกที่ปราศจากสิ่งมีชีวิต - เคมีของชีวิตก่อนชีวิตดำรงอยู่ หรือเมื่อชีวิตดำรงอยู่ หายากมาก จุลินทรีย์เพียงไม่กี่ชนิดที่รอดชีวิตจากสภาวะใต้ผิวดินที่รุนแรงอาจให้เบาะแสว่าสิ่งมีชีวิตในยุคแรกสุดมีชีวิตได้อย่างไร ซึ่งท้ายที่สุดแล้วช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ถอดรหัสขั้นตอนสำคัญที่ทำให้สารประกอบทางเคมีกลายเป็นสิ่งมีชีวิตได้

สร้างเมืองที่สาบสูญ

Lang ยังคงจำวันนั้นได้ เมื่อประมาณสองทศวรรษที่แล้ว เมื่อเธอได้รับการเสนอให้เข้าเทียบท่าบนเรือเพื่อทำการศึกษารายละเอียดครั้งแรกเกี่ยวกับช่องระบายอากาศ Lost City น้ำตาแห่งความตื่นเต้นไหลท่วมดวงตาของเธอ “ฉันตอบตกลงโดยไม่ได้ถามใครเลย” แลง ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในขณะนั้น กล่าว

ความกระตือรือร้นของเธอสะท้อนให้เห็นถึงลักษณะการปฏิวัติของ Lost City ซึ่งมีคอลัมน์น้ำร้อนโปร่งแสงแวววาวซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์บนเรือวิจัย แอตแลนติ ในปี 2000 ในขณะนั้น ระบบปล่องไฮโดรเทอร์มอลอื่นๆ ที่รู้จักกันดีทั้งหมดมืดลง โดยปล่องไฟถูกทำให้ดำคล้ำเนื่องจากซัลไฟด์ของภูเขาไฟที่สูบกลุ่มของเหลวควันหนาทึบลงสู่มหาสมุทร แต่ยอดแหลมของ Lost City กลับกลายเป็นสีขาวน่ากลัว

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ในไม่ช้า เฉดสีอ่อนนั้นเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำทะเลกับหินที่ซ่อนตัวอยู่ในแอตแลนติสแมสซิฟ ภูเขาใต้น้ำนี้สูงกว่า Mount Rainier เล็กน้อย โดยส่วนใหญ่ทำจากเพอริโดไทต์ ซึ่งเป็นหินประเภทหนึ่งที่ปกคลุมเนื้อโลกตอนบน ภูเขานี้ก่อตัวขึ้นจากการเคลื่อนตัวของแนวสันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือและแอฟริกาค่อยๆ เคลื่อนตัวออกจากกัน การเคลื่อนไหวนี้ ลอกเปลือกโลกด้านบนออก จากยอดเขาที่สูงขึ้น เผยให้เห็นแนวแกนเพอริโดไทต์

โดยปกติเพอริโดไทต์จะคงอยู่ใต้เปลือกโลกหลายไมล์ มันไม่เสถียรมากเมื่ออยู่ใกล้พื้นผิวโลก ซึ่งน้ำทะเลสามารถคืบคลานเข้าไปในรอยแตกภายในหินได้ เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้น แร่ธาตุที่เรียกว่าโอลิวีนซึ่งครอบงำเพอริโดไทต์จะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำทันที ทำให้เกิดขั้นตอนทางเคมีหลายขั้นตอนที่เรียกว่าเซอร์เพนติไนเซชัน กระบวนการนี้ทำให้น้ำมีความเป็นด่างสูง ดังนั้นเมื่อของเหลวจากรอยแยกผสมกับน้ำทะเลสด แร่ธาตุสีซีดจะตกตะกอนและสร้างยอดแหลมอันน่าทึ่งของ Lost City ซึ่งสูงเท่ากับ อาคาร 20 ชั้น.

แต่ผลพลอยได้อีกอย่างหนึ่งของการทำให้งูกลายเป็นงู นั่นก็คือไฮโดรเจน ได้ดึงดูดแลงและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ มายังสถานที่นี้มานานหลายทศวรรษ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ก๊าซไฮโดรเจนสามารถกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีง่ายๆ ได้ เช่น การเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ขนาดเล็ก โดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือของจุลินทรีย์ (หรือปราศจากสิ่งมีชีวิต) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องอาจสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่ใหญ่ขึ้นและซับซ้อนมากขึ้น ส่วนผสมที่ลงตัว — น้ำตาล ไขมัน กรดอะมิโน — เพื่อปรุงสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆ นอกจากนี้ ไฮโดรเจนและสารอินทรีย์ขนาดเล็กยังอาจเป็นแหล่งอาหารสำหรับประชากรยุคแรกสุดของโลกอีกด้วย “ไฮโดรเจนเปรียบเสมือนกุญแจของทุกสิ่ง” แลงกล่าว

ก๊าซนี้น่าจะพบได้ทั่วไปบนโลกในยุคแรกๆ เมื่อการแต่งแร่บนพื้นผิวแตกต่างไปจากปัจจุบัน ทำให้ปฏิกิริยาเซอร์เพนติไนเซชันเกิดขึ้นบ่อยขึ้น

ที่ Atlantis Massif Lang และเพื่อนร่วมงานของเธอต้องการทราบว่าสารประกอบอินทรีย์ชนิดใดที่สามารถก่อตัวได้โดยไม่ต้องใช้ความช่วยเหลือของจุลินทรีย์ และจุลินทรีย์ชนิดใดที่อาจอยู่รอดได้ในบุฟเฟ่ต์ใต้ดินที่ไม่ธรรมดานี้ ผลลัพธ์ที่ได้สามารถให้เบาะแสว่ารูปแบบชีวิตในยุคแรกสุดดำรงชีวิตได้อย่างไร เช่นเดียวกับเคมีที่เกิดขึ้นก่อนจุลินทรีย์โบราณเหล่านั้น

แต่ทุกวันนี้สิ่งมีชีวิตมีอยู่มากมายบนพื้นผิวโลก ทั้งเหนือและใต้น้ำ ทำให้เป็นเรื่องยากที่จะระบุสารประกอบที่ถูกสร้างขึ้นโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากชีววิทยา โดยเฉพาะที่ Lost City “คุณคงเห็นแผ่นชีวะสกปรกเติบโตเต็มปล่องไฟเหล่านั้น” กล่าว วิลเลียม บราเซลตัน, นักจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยยูทาห์ และก JOIDES สมาชิกในทีม.

ดังนั้น นักวิจัยจึงตั้งเป้าไปที่อาณาจักรใต้พื้นทะเล ซึ่งมีจุลินทรีย์อยู่เบาบางและมีออกซิเจนไม่เพียงพอ ทำให้เกิดสภาวะที่คล้ายคลึงกับสภาพของโลกยุคแรกเริ่ม ดังที่ Brazelton กล่าวไว้ว่า “เราต้องเจาะลึกลงไปกว่านี้จริงๆ”

การค้นหาห้องปฏิบัติการทางธรรมชาติ

ในช่วงทศวรรษ 1960 โครงการ Mohole ถือเป็นจุดเริ่มต้นของความพยายามในการสำรวจส่วนลึกของโลกของเราในช่วงเวลาแห่ง "วิทยาศาสตร์ที่กล้าหาญ" กล่าว เดมอน ทีเกิลนักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตัน และมีประสบการณ์ในการสำรวจการขุดเจาะมหาสมุทรทางวิทยาศาสตร์หลายครั้ง

ชื่อนี้เป็นการเล่นเกี่ยวกับความไม่ต่อเนื่องของMohorovičićหรือ Moho ซึ่งกำหนดขอบเขตระหว่างเปลือกโลกและเนื้อโลก ภายใต้ทวีปต่างๆ Moho สามารถพบได้ลึกกว่า 30 กิโลเมตร; ใต้ก้นทะเลมีระยะทางประมาณ 7 กิโลเมตร ด้วยเหตุนี้ ทีมที่กำหนดเป้าหมายไปที่ส่วนปกคลุมมักจะเลือกเจาะจากเรือ

Project Mohole ไม่ได้เข้าใกล้เป้าหมายด้วยซ้ำเท่านั้น น่าเบื่อผ่าน ตะกอน 179 เมตร และหินพื้นทะเลเพียง 4 เมตร แม้ว่าความพยายามดังกล่าวจะเปิดเผยข้อมูลมากมายเกี่ยวกับโลกของเรา รวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่าการซ่อนตัวอยู่ใต้ตะกอนก้นทะเลนั้นเป็นหินภูเขาไฟอายุน้อย การค้นพบซึ่งต่อมาจะใช้เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญในกรณีของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ยังผลิตเทคโนโลยีที่พัฒนาไปสู่ระบบที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงใช้อยู่ รวมถึงเทคโนโลยีบางอย่างบนเครื่องด้วย ความละเอียดของ JOIDES ฤดูใบไม้ผลิที่ผ่านมานี้

แม้ว่าในปัจจุบันนี้ การขุดเจาะใต้ทะเลลึกก็ยังเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่ง ประการหนึ่ง การเจาะผ่านฮาร์ดร็อคจะทำให้ดอกสว่านสึกหรออย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ต้องเปลี่ยนดอกสว่านเป็นประจำ และจำเป็นต้องกลับเข้าไปในรูเจาะเล็กๆ เดิมอีกครั้ง เรือ ลอยอยู่เหนือน้ำหลายร้อยหรือหลายพันเมตร ซึ่งเหมือนกับการหย่อนเข็มลงในรูเข็ม ที่แย่กว่านั้นคือ การสำรวจเมื่อฤดูใบไม้ผลิที่แล้วมีการเริ่มต้นที่ไม่น่ามงคล ในขณะที่ทีมงานกำลังเจาะรูนำร่องครั้งแรก สว่านของพวกเขาก็ติดอยู่ และเพื่อป้องกันไม่ให้เรือจอดทอดสมออยู่กับแอตแลนติสแมสซิฟตลอดไป ลูกเรือจึงตัดการเชื่อมต่อด้วยการระเบิดของไดนาไมต์ จากนั้นส่วนหนึ่งของระบบที่อนุญาตให้สว่านกลับเข้าไปในหลุมเจาะหลายครั้งก็แตกออกเป็นชิ้น ๆ

ด้วยความคิดสร้างสรรค์เล็กน้อย ในที่สุดพวกเขาก็ได้ขุดเจาะที่ไซต์ปัจจุบันชื่อ U1601C ซึ่งอยู่ใต้น้ำลึกเกือบ 850 เมตร และนั่นคือตอนที่โชคของพวกเขาเปลี่ยนไป

ในการสำรวจการขุดเจาะก้นทะเลส่วนใหญ่ ความคืบหน้าจะดำเนินไปอย่างช้าๆ โดยจะมีการดึงแกนหินขึ้นบนดาดฟ้าทุก ๆ สามชั่วโมงโดยประมาณ แต่เมื่อ JOIDES ทีมงานเริ่มดำเนินการ พวกเขากำลังเก็บแกนสดไว้บนเรือเกือบทุกชั่วโมง นักวิทยาศาสตร์ที่แปรรูปแกนกลางแทบจะตามไม่ทัน และก่อนที่พวกเขาจะรู้ตัว สว่านก็กระแทกเข้ากับหินเนื้อโลกเสียก่อน

ก่อนการสำรวจครั้งนี้ ใครก็ตามที่เคยเจาะเข้าไปในหินที่เปลี่ยนแปลงไปไกลที่สุดเท่าที่เคยทำมาคือ เมตร 200. แต่ JOIDES ทีมครอบคลุมระยะทางนั้นได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วัน และในที่สุดก็น่าเบื่อ เมตร 1,267.8 ส่วนใหญ่เป็นเพอริโดไทต์ “มันน่าทึ่งมาก” Teagle ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินการครั้งล่าสุดกล่าว

สำหรับ Lang หนึ่งในความประหลาดใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดซ่อนอยู่ลึกลงไปในหลุมเจาะ หลังจากถอดแกนสุดท้ายออกแล้ว ทีมงานก็ล้างหลุมที่ว่างเปล่าด้วยน้ำสะอาด และปล่อยให้ของเหลวและก๊าซธรรมชาติคืบคลานกลับภายในเวลากว่า 72 ชั่วโมง จากนั้นพวกเขารวบรวมน้ำจากหลุมเจาะที่ระดับความลึกต่างๆ และแยกออกเพื่อทำการทดสอบทางเคมีมากกว่าสิบครั้ง ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์ก๊าซไฮโดรเจนด้วย

อย่างมากที่สุด Lang คาดว่าจะพบไฮโดรเจนจำนวนเล็กน้อยจนถึงใต้ดิน แต่ตัวอย่างน้ำที่ลึกที่สุดมีก๊าซอยู่มากจนเมื่อโผล่ขึ้นมา ฟองสบู่ก็ก่อตัวขึ้นในท่อ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเปิดโซดากระป๋องใหม่ออกมา

“พวกเรามันช่างไร้สาระจริงๆ” แลงพูด นึกถึงปฏิกิริยาของเธอเองและปฏิกิริยาของบราเซลตัน “มีการสบถที่เกี่ยวข้องมากมาย”

น้ำเหล่านี้เต็มไปด้วยไฮโดรเจน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาที่ไม่มีชีวิต

การสร้างบล็อคของการสร้างบล็อค

กว่าหกเดือนหลังจากการสำรวจ ทีมงานยังคงประมวลผลตัวอย่างจำนวนมหาศาล เช่น ศึกษาเคมีของน้ำ การระบุจุลินทรีย์ ลักษณะเฉพาะของหิน และอื่นๆ “ผู้คนจะทำการวิเคราะห์ธาตุบนหินเหล่านี้ทั้งตัวอักษร” กล่าว แอนดรูว์ แมคเคกนักธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยลีดส์ซึ่งร่วมเป็นผู้นำการสำรวจ

แบบจำลองเบื้องต้นบอกเป็นนัยว่าอุณหภูมิใกล้ก้นหลุมเจาะอาจสูงถึง 122 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นขีดจำกัดที่ทราบในปัจจุบันตลอดชีวิต (แม้ว่า การศึกษาบางส่วน แนะนำว่าขีดจำกัดอาจสูงกว่านี้อีก) Lang เตือนว่าแบบจำลองจำเป็นต้องได้รับการยืนยัน เนื่องจากขึ้นอยู่กับการวัดเมื่ออุณหภูมิของหลุมเจาะถูกกดลงเล็กน้อยโดยน้ำเย็นที่ไหลเวียนระหว่างการขุดเจาะ หากสภาวะต่างๆ ได้รับการยืนยันว่าสุดขั้วขนาดนี้ ระดับความลึกจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาปฏิกิริยาเคมีที่เติมพลังชีวิตได้ โดยปราศจากอิทธิพลของจุลินทรีย์ที่สับสนวุ่นวาย

นี่จะเป็นก้าวสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังศึกษาต้นกำเนิดแห่งน้ำของชีวิต “บนโลกทุกวันนี้ เป็นเรื่องยากมากที่จะได้เห็นเคมีอะไบโอติกหรือพรีไบโอติกเพราะชีวิตครอบงำ ชีวิตมีอยู่ทุกที่” กล่าว ลอรี บาร์จนักโหราศาสตร์จากห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นของ NASA ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจ

การวิเคราะห์เบื้องต้นยังชี้ให้เห็นว่ารูปแบบกรดอินทรีย์ขนาดเล็กมีอยู่ในน้ำในหลุมเจาะ ฟอร์เมตเป็นหนึ่งในสารประกอบที่ง่ายที่สุดที่สามารถก่อตัวได้ในเชิงชีวภาพ จากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์กับไฮโดรเจน และอาจเป็นก้าวแรกสู่ความริบหรี่แรกของสิ่งมีชีวิตบนโลกยุคแรกเริ่ม

“มันเป็นวัตถุดิบในการสร้างบล็อค” Lang กล่าว ปฏิกิริยาไร้ชีวิตกับฟอร์เมตอย่างต่อเนื่องสามารถผลิตสารประกอบอินทรีย์ขนาดใหญ่ขึ้น เช่น กรดอะมิโน ซึ่งสามารถรวมตัวกันเป็นโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต เช่น เอนไซม์และโปรตีนอื่นๆ

แต่ภาพทางเคมีส่วนใหญ่ยังคงคลุมเครือที่แอตแลนติสแมสซีฟ รูปแบบที่อยู่ลึกลงไปในหลุมเจาะอาจก่อตัวขึ้นโดยปราศจากความช่วยเหลือของจุลินทรีย์ เช่นเดียวกับที่มีในพื้นผิวใต้ดินที่ตื้นกว่าในบริเวณใกล้เคียง แต่จำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจ น้ำยังประกอบด้วยมีเธน ซึ่งเป็นสารประกอบที่นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่ามีความสำคัญต่อกระบวนการเมแทบอลิซึมในระยะเริ่มแรก และเป็นสารประกอบที่สามารถเกิดขึ้นได้ทางชีวภาพจากปฏิกิริยากับไฮโดรเจน แต่การที่ก๊าซมีเทนก่อตัวที่ Lost City นั้นเป็นปริศนาอีกประการหนึ่ง มัน “ซับซ้อนและสับสน” Brazelton กล่าว

การระบุปฏิกิริยาที่ไม่มีชีวิตในธรรมชาติสามารถแจ้งการทดลองในห้องปฏิบัติการในอนาคตเพื่อทดสอบเคมีพรีไบโอติก ซึ่งนักวิจัยสามารถปรับแต่งเงื่อนไขเพื่อจำลองโลกยุคแรกหรือโลกอื่นได้อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น Barge อธิบาย “Lost City เป็นสถานที่ที่พิเศษจริงๆ” เธอกล่าว

ตามล่าหาจุลินทรีย์

แม้ว่าหลุมเจาะลึกจะไม่ปราศจากสิ่งมีชีวิต แต่ปริมาณแกนหินที่ได้รับคืนมาอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำและประเภทของหินกับจุลินทรีย์เพียงไม่กี่ชนิดที่อาจมีชีวิตใต้ดิน การศึกษาว่าจุลินทรีย์อยู่รอดได้อย่างไรท่ามกลางทรัพยากรใต้ผิวดินที่ขาดแคลน - อาจโดยการกินไฮโดรเจนและสารประกอบที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ - อาจช่วยให้ภาพชีวิตในวัยเด็กของเราคมชัดขึ้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Brazelton กำลังตามล่าหาเอนไซม์เฉพาะที่จุลินทรีย์ใช้เพื่อเปลี่ยนไฮโดรเจนและสารประกอบอินทรีย์ขนาดเล็กให้เป็นพลังงาน “แนวคิดทั้งหมดตรงนี้ก็คือคุณมีเคมีเกิดขึ้นในหิน และเมื่อถึงจุดหนึ่ง เคมีนั้นก็จะกลายเป็นชีวิต” บราเซลตันกล่าว เอนไซม์เหล่านั้นอาจเป็นเพียงปุ่มที่ช่วยให้นักวิจัยย้อนเวลานาฬิกาวิวัฒนาการเพื่อถอดรหัสว่าการเผาผลาญเร็วที่สุดเกิดขึ้นได้อย่างไร

ความพยายามอื่นๆ มุ่งเน้นไปที่การฟักตัวอย่างจากหินและพยายามจับจุลินทรีย์ที่อยู่ลึกลงไป เฟิงผิง หวังนักธรณีจุลชีววิทยาซึ่งเป็นผู้นำงานนี้ที่มหาวิทยาลัย Shanghai Jiao Tong Wang ศึกษาสิ่งมีชีวิตใต้ผิวดินมาเกือบสองทศวรรษแล้ว แต่เธอและนักวิจัยชีวมณฑลระดับลึกคนอื่นๆ ได้ค้นหาจุลินทรีย์ที่ซ่อนอยู่ในตะกอนมหาสมุทรเป็นส่วนใหญ่ “เรารู้น้อยมากเกี่ยวกับจุลินทรีย์ในหิน” เธอกล่าว “นี่เป็นหนึ่งในคำถามสุดท้ายในชีวมณฑลเชิงลึก: มีอะไรอยู่ในหินแข็ง?”

เพื่อค้นหาคำตอบ Wang ได้บดตัวอย่างแกนหลักหลายร้อยตัวอย่างบนเรือ โดยใส่แต่ละตัวอย่างลงในท่อเครื่องปฏิกรณ์โลหะหรือขวดแก้ว เธอเพิ่มตัวอย่างด้วยอาหารหลากหลายชนิด ซึ่งเป็นเมนูชิมจุลินทรีย์ที่เหมาะกับอาหารประเภทต่างๆ ที่ไม่รู้จัก จากนั้นเธอก็ฟักตัวอย่างที่อุณหภูมิต่างๆ เพื่อดูว่ามีอะไรเติบโตบ้าง

โดยรวมแล้ว เธอสร้างตู้ฟักเกือบ 800 ตู้ และถ่ายรูปกับพวกมันในห้องทดลองบนเรือ “เพื่อแสดงการทำงานหนักของฉัน” เธอพูดพร้อมกับหัวเราะเบา ๆ ในภาพ ทุกตารางนิ้วข้างหน้าเธอเต็มไปด้วยขวดแก้ว ซึ่งเป็นเพียงเศษเสี้ยวของตัวอย่างทั้งหมดของเธอ

ผลเบื้องต้นของ Wang เผยให้เห็นว่ามีเทนส่วนเกินในบางตัวอย่าง แต่ก๊าซนั้นมาจากจุลินทรีย์ที่เรอหรือหินที่ทำปฏิกิริยาหรือไม่นั้นยังไม่เป็นที่แน่ชัด

นักวิทยาศาสตร์จากหลายสาขาต่างรอคอยการค้นพบของทีมอย่างใจจดใจจ่อ “เราจะมีมุมมองที่ดีขึ้นอย่างแน่นอนว่า … กระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นจริงกำลังเกิดขึ้นอย่างไร” กล่าว โยชิโนริ มิยาซากิ, นักธรณีฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย

อย่างไรก็ตามความตื่นเต้นและชัยชนะจากผลงานล่าสุดยังแต่งแต้มไปด้วยความโศกเศร้าอีกด้วย การสำรวจครั้งนี้เป็นหนึ่งในการสำรวจครั้งสุดท้ายสำหรับ ความละเอียดของ JOIDESซึ่งจะเกษียณอายุในปลายปี 2024 หลังจากสี่ทศวรรษของการวิจัยที่ก้าวล้ำในน่านน้ำมหาสมุทรทั่วโลก ขณะนี้ยังไม่มีแผนที่เป็นรูปธรรมในการเปลี่ยนเรือลำนี้ ทำให้เกิดช่องว่างในการวิจัยมหาสมุทรสำหรับนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน

ตลอดระยะเวลาการดำรงตำแหน่งอันยาวนาน การสำรวจบนเรือ ความละเอียดของ JOIDES ได้ดึงแกนกลางทะเลขึ้นมาจากก้นทะเลเป็นระยะทางกว่า 350 กิโลเมตร ความลับมากมายเกี่ยวกับอดีตของโลกที่ซ่อนอยู่ภายในขุมทรัพย์ทางธรณีวิทยานี้ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เคมีในมหาสมุทร และอาจเป็นเบาะแสอื่น ๆ เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต แต่ข้อมูลเพิ่มเติมยังคงถูกขังอยู่ในโขดหินที่ก้นทะเล รอการเปิดเผย