Trong Sa Mạc Khốc Liệt, Microbe 'Crusts' Cho Thấy Sự Sống Đã Thuần Hóa Vùng Đất Như Thế Nào | Tạp chí lượng tử

Vào năm 2017, một nhóm các nhà khoa học từ Đức đã đến Chile để điều tra cách các sinh vật sống điêu khắc nên bề mặt Trái đất. Một nhân viên kiểm lâm địa phương đã hướng dẫn họ đi qua Pan de Azúcar, một công viên quốc gia rộng khoảng 150 dặm vuông ở bờ biển phía nam của Sa mạc Atacama, nơi thường được mô tả là nơi khô hạn nhất trên Trái đất. Họ thấy mình đang ở một vùng đất hoang bằng phẳng, đầy sỏi đá, thỉnh thoảng bị gián đoạn bởi những ngọn đồi, nơi những cây xương rồng lông lá vươn tay về phía bầu trời không bao giờ có mưa. Mặt đất dưới chân họ tạo thành một bàn cờ, với những mảng đá cuội sẫm màu không đều nằm giữa những viên sáng màu hơn, trắng bệch như xương.

Ban đầu, những mảng đen lốm đốm trên bề mặt sa mạc không khiến nhóm trưởng quan tâm Burkhard Büdel, một nhà sinh vật học kỳ cựu đã dành nhiều thập kỷ qua để tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trên các sa mạc trên cả bảy lục địa. Những sự đổi màu như thế này, được gọi là vecni sa mạc, phổ biến và thường biểu thị sự lắng đọng của mangan hoặc các khoáng chất khác. Tiếp tục di chuyển, anh hướng dẫn đồng đội của mình.

Nhưng sinh viên tốt nghiệp của mình Patrick Jung không thể lấy bàn cờ ra khỏi đầu. Khi phát hiện ra thứ trông giống như địa y trên một số viên sỏi sẫm màu, Jung nghi ngờ rằng có thể có thứ gì đó khác sinh sống ở chúng. Cuối cùng, anh ta nhặt một hòn đá, nhỏ một ít nước từ một cái chai lên đó và quan sát nó qua ống kính lúp cầm tay của mình. Mặt đá đen phun ra xanh. Đống đổ nát đã trở nên sống động.

Jung lấy một màn hình quang hợp ra khỏi ba lô của mình. Một lần chạm vào cảm biến huỳnh quang màu xanh lam của nó đã xác nhận rằng có thứ gì đó bên trong đá đang chuyển đổi carbon dioxide thành oxy. Sau khi các đồng nghiệp của Jung, bao gồm cả Büdel, lặp lại thí nghiệm, tất cả họ đều nhảy múa đầy phấn khích dưới ánh mặt trời sa mạc. Sau đó, chúng nằm sấp xuống, mắt dán chặt vào tấm thảm vi khuẩn sống trong bụi. Xung quanh họ, những mảng tối lặp đi lặp lại trên toàn cảnh, mỗi mảng chứa đầy vũ trụ vi mô của riêng nó.

Kể từ năm 2019, Jung đã lãnh đạo một dự án tại Đại học Khoa học Ứng dụng ở Kaiserslautern, Đức, chuyên nghiên cứu về cộng đồng vi khuẩn bất thường, bây giờ được gọi là lớp vỏ grit. Nhóm của ông đã làm việc để tìm hiểu những khả năng thích nghi khắc nghiệt đã cho phép những vi sinh vật này sinh sống ở một vùng đất vô cùng thù địch, nơi chúng chỉ thỉnh thoảng được làm mới bằng những ngụm sương mù. Các câu trả lời họ đã khám phá đưa ra manh mối về cách sự sống có thể lần đầu tiên tìm thấy trên bề mặt hành tinh của chúng ta hàng tỷ năm trước.

Hai tháng trước, nhân viên kiểm lâm của công viên, người đầu tiên đưa các nhà khoa học Đức đến Pan de Azúcar, đã hướng dẫn tôi đến địa điểm họ phát hiện ra. Quỳ xuống một trong những ô đen của bàn cờ, José Luis Gutiérrez Alvarado nhặt một viên đá có kích thước bằng một chiếc khuyên tai. Anh ta lấy từ trong túi ra một chiếc kính lúp phóng đại của người thợ kim hoàn, một vật kỷ niệm cá nhân có ghi dòng chữ “Los secretos de las rocas”. Anh ấy giữ chiếc kính lúp trên viên đá trong lòng bàn tay để tôi cũng có thể tìm hiểu những bí mật của nó.

Việc phát hiện ra lớp vỏ cát đã biến đổi sa mạc đối với Gutiérrez Alvarado, người đã tuần tra nó hàng ngày trong thập kỷ qua. “Đó không chỉ là những tảng đá, không chỉ là không gian trống rỗng,” anh nói, nhìn ra những mảng đá cuội. “Bây giờ mọi thứ đều đang thở.”

Da sống của hành tinh

Lái xe qua Pan de Azúcar với Gutiérrez Alvarado giống như đi trong cỗ máy thời gian địa chất. Các hang động núi lửa cổ xưa từ một thời đại mờ dần thành những ngọn đồi cát bị xói mòn từ một thời đại khác, và bên ngoài chúng là một mỏ đá cỏ hoặc rừng xương rồng thỉnh thoảng.

Giữa những ngọn đồi lộ ra phần nhô ra của nền đá mẹ, một đống thạch anh được trộn với các khoáng chất khác nhau. Dưới chân nó là thế hệ con cháu của nó, những khối nhỏ hơn đã vỡ ra trong hàng triệu năm. Bên dưới họ là một cuộc diễu hành của những tảng đá nhỏ hơn dần dần, cho đến những hạt có kích thước như chiếc khuyên tai lần đầu tiên làm Jung mê mẩn. Những viên sỏi nằm rải rác trên nền sa mạc, được người dân địa phương gọi là “maicillo” và trong tiếng Anh là “grit”. Chất nền rất xốp, có nhiều vết nứt và góc để vi khuẩn chui vào. Được chèn vào các kẽ hở của mỗi loại đá là những bụi cây nhỏ màu xanh lá cây và đen.

Trong chuyến thám hiểm năm 2017, Jung đã thu thập và làm khô các mẫu hạt này rồi vận chuyển chúng trở lại Đức. Sau đó, anh ấy lao vào tìm hiểu thêm về vi khuẩn với quyết tâm đến mức anh ấy đã hoàn thành bằng tiến sĩ chỉ trong hai năm rưỡi, với hơn 10 ấn phẩm được xuất bản. Từ các mẫu DNA, ông đã suy luận rằng lớp vỏ cát bao gồm hàng trăm loài vi khuẩn lam, tảo lục và nấm - bao gồm một số tổ hợp địa y chưa được biết đến trước đây. Trong khi đó, các đồng nghiệp của ông đã cắt mỏng những viên đá để chụp ảnh. Các bức ảnh cho thấy các sợi nấm riêng lẻ đã khoan sâu vào đá như thế nào, tạo nên mạng lưới các kênh phân nhánh.

Thoạt nhìn, lớp vỏ hạt có vẻ giống như một ví dụ thông thường về cái mà các nhà nghiên cứu gọi là lớp vỏ đất sinh học, hay “lớp vỏ sinh học” - một cộng đồng gồm vi khuẩn, nấm, tảo và các vi sinh vật khác cùng tồn tại bao phủ đất trong các lớp kết dính. Khoảng 12% diện tích đất trên Trái đất được bao phủ bởi các lớp vỏ sinh học. Các nhà sinh thái học thường gọi những thuộc địa này là “lớp da sống” của hành tinh.

Trong thế kỷ qua, các nhà khoa học đã xác định được các lớp vỏ sinh học trên toàn cầu và tìm hiểu vai trò của chúng trong việc hình thành các hệ sinh thái. Họ đã học được rằng lớp vỏ cố định các hạt đất tại chỗ và cung cấp cho các sinh vật phát triển trong đất đó các chất dinh dưỡng thiết yếu như carbon, nitơ và phốt pho. Năm 2012, Büdel và cộng sự ước tính rằng lớp vỏ sinh học hấp thụ và tái chế khoảng 7% tổng lượng carbon và gần một nửa tổng lượng nitơ được “cố định” về mặt hóa học bởi thảm thực vật trên cạn. Vai trò của lớp vỏ sinh học trong việc tạo ra nitơ tiêu hóa đặc biệt quan trọng ở các sa mạc khô cằn: Ở những nơi khác, sét thường có thể chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành nitrat, nhưng ở sa mạc, rất hiếm xảy ra bão điện.

Lớp vỏ sinh học tạo ra “những ốc đảo màu mỡ nhỏ,” cho biết Jayne Belnap, một nhà sinh thái học tại Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, người đã giúp chuẩn hóa thuật ngữ “lớp vỏ sinh học” vào năm 2001. “Khu vực đó sẽ [giống như] kem que cho các sinh vật trong đất. Họ nghiện đường giống như tất cả chúng ta.”

Nhưng cộng đồng vi sinh vật ở Pan de Azúcar không chỉ là lớp vỏ sinh học cũ. Trong khi các lớp vỏ sinh học truyền thống phủ lên trên lớp trên cùng của các hạt đất mịn và các loại sinh vật khác mọc trực tiếp trên các tảng đá riêng lẻ, thì “sỏi nằm ở giữa – đó là vùng chuyển tiếp,” cho biết Liesbeth van den Brink, một nhà nghiên cứu sinh thái học tại Đại học Tübingen hiện đang sống ngay bên ngoài Pan de Azúcar cùng với Gutiérrez Alvarado. Trong lớp vỏ cứng, các viên đá cung cấp cấu trúc, nhưng các vi khuẩn xâm chiếm chúng trong một tấm kết dính — giống như một lớp nhựa mỏng kết dính một khu vườn đá.

Bởi vì các sinh vật có mối liên hệ mật thiết với chất nền đá, nên các lớp vỏ sạn là hiện thân của “sự va chạm của sinh vật phi sinh học với sinh vật,” cho biết Romulo Oses, một nhà sinh vật học tại Đại học Atacama. “Tại giao diện này, bạn sẽ thấy rất nhiều câu trả lời.”

Lớp vỏ sạn của Pan de Azúcar đã buộc các nhà khoa học phải mở rộng quan niệm của họ về lớp vỏ sinh học là gì, nơi vi khuẩn có thể tồn tại và cách cộng đồng vi sinh vật định hình môi trường xung quanh chúng. Họ đang mở ra cánh cửa để xem xét lại cách Trái đất và sự sống cùng tiến hóa qua các thời đại.

Nhấm nháp sương mù

Pan de Azúcar hoang vắng, nhưng không hề vô hồn. Giáp với Thái Bình Dương gần mực nước biển, công viên có khí hậu ôn hòa hơn nhiều so với lõi siêu khô cằn của Atacama. Tuy nhiên, nó nhận được lượng mưa nhiều nhất là 12 mm mỗi năm và mức độ bức xạ mặt trời thường cao đến chóng mặt.

Trên đường đến xe bán đồ ăn duy nhất của công viên, nơi Gutiérrez Alvarado, van den Brink và tôi có thể dừng lại để mua một món empanada hải sản địa phương, chúng tôi đi đường vòng. Gutiérrez Alvarado dừng lại để kiểm tra một trong những thiết bị theo dõi thời tiết của mình, được bao bọc trong dây thép gai và buộc chặt bằng đá trên sa mạc. Bên cạnh đó, anh ấy chỉ ra một chỗ trũng gần bằng kích thước con bò trong lòng đất, nơi một con guanaco, họ hàng hoang dã của lạc đà không bướu, gần đây đã tắm bụi. Gutiérrez Alvarado và các nhân viên kiểm lâm khác gần đây đã đếm được 83 con guanacos sống trong công viên.

“Làm thế nào để họ sống sót ở đây?” van den Brink kinh ngạc. "Làm thế nào để bất cứ điều gì tồn tại ở đây?"

Câu trả lời là sương mù dày đặc đặc biệt cuộn lên bờ biển Chile, một hiện tượng thời tiết được người dân địa phương gọi là camanchaca. Với lượng mưa quá ít, tất cả sự sống ở Pan de Azúcar cuối cùng đều phụ thuộc vào độ ẩm mà sương mù mang theo. Ví dụ, guanaco dựa vào từng ngụm nước bị giữ lại bởi rêu bám vào xương rồng, mọc trong đất được bón phân bởi lớp vỏ sạn.

Con người trong công viên cũng không khác. Trên một sườn núi nhìn ra bờ biển, có bốn tấm lưới có kích thước bằng cửa nhà để xe, mà Gutiérrez Alvarado và các kiểm lâm viên khác đã thiết lập như những bộ thu sương mù. Đủ nước ngưng tụ trên chúng mỗi ngày để cung cấp cho bồn rửa tại một trong số ít nhà vệ sinh của công viên. Sương mù dày đặc đến mức từng suýt khiến Gutiérrez Alvarado lái xe lao thẳng từ một vách đá xuống biển; chỉ có một dấu hiệu nhỏ trên mặt đất nhắc anh ta rẽ trái vào giây phút cuối cùng.

Tuy nhiên, hầu hết lượng nước đó nằm ngoài tầm với của các sinh vật có vỏ cứng. Trong phần lớn thời gian trong ngày, những viên đá trở nên nóng đến mức một lớp ranh giới không khí nóng như rang hình thành trên chúng, ngăn không cho vi khuẩn hấp thụ độ ẩm. Các vi sinh vật đã học cách chờ đợi cái nóng trong ngày ở trạng thái mất nước, không hoạt động. Nhưng vào ban đêm, không có ánh sáng mặt trời để chúng quang hợp. Vì vậy, các vi khuẩn có nhiều nhất là vài giờ sau khi mặt trời mọc để uống nước đã ngưng tụ dưới dạng sương hoặc sương.

Jung và các đồng nghiệp đã kiểm tra lượng nước mà vi khuẩn cần để bắt đầu quá trình quang hợp. Khẩu phần lý tưởng là 0.25 milimét nước — thấp hơn yêu cầu của bất kỳ lớp vỏ sinh học nào khác đã biết. Sau khi được làm ẩm, các vi khuẩn bắt đầu quang hợp nhanh hơn bất kỳ cộng đồng nào mà các nhà nghiên cứu từng thấy.

Belnap nói: “Có một cách để những sinh vật này sống lâu và thịnh vượng mặc dù thực tế là chúng đang ở trong một khu vực siêu khô hạn. Sự tháo vát đó đã mở rộng đáng kể địa hình mà lớp vỏ sinh học có thể chiếm giữ ngoài những gì các nhà khoa học đã nghĩ. Mặc dù cho đến nay, lớp vỏ sạn chỉ được tìm thấy ở Pan de Azúcar, nhưng các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng nó cũng có thể phát triển ở các vùng khác của Atacama và có thể ở các sa mạc ở miền nam châu Phi.

Jung cho biết: “Lớp vỏ cứng đang thiết lập một ngưỡng mới cho các điều kiện giúp cho sự sống có thể xảy ra.

Tuy nhiên, giống như sa mạc đã tạo điều kiện cho những vi khuẩn này, các vi khuẩn đã định hình sa mạc theo đúng nghĩa đen. Do tất cả các sinh vật xâm chiếm những viên đá nhỏ, khi lớp vỏ sạn bị ướt và các tế bào tự bù nước, thể tích của mỗi viên đá sạn tăng khoảng 25%. Khi sương mù sa mạc cuộn vào và rút ra, những viên đá sạn phồng lên và co lại. Những sự co lại đều đặn này, cùng với axit do vi khuẩn tiết ra trong quá trình quang hợp, có tác dụng “phong hóa sinh học” - phá vỡ đá thành sỏi và từ sỏi thành sạn.

Trong khi tất cả các lớp vỏ sinh học thực hiện một số mức độ phong hóa, thì các hạt lớn hơn của lớp vỏ sạn đặc biệt phù hợp với nó. Quá trình cho thấy toàn bộ tiềm năng của vi khuẩn để tác động đến môi trường của chúng. Một lớp da vi sinh vật có thể kết dính các viên sỏi lại với nhau, phá vỡ chúng thành đất và bón phân cho đất bằng các chất dinh dưỡng thiết yếu. Trên thực tế, lớp vỏ có thể “địa khai hóa” sa mạc.

Sức mạnh của vi khuẩn được thể hiện rõ sau thảm họa năm 2015. Hai năm trước khi Jung đặt chân đến Pan de Azúcar, một trận lũ quét hiếm gặp đã tàn phá khu vực này. Chỉ trong hai ngày, khu vực này đã nhận được lượng mưa nhiều năm. Lũ lụt gây ra ít nhất 31 người chết ở các thị trấn lân cận.

Sa mạc, tuy nhiên, bùng nổ với cuộc sống. Trong những tháng tiếp theo, đất đã tạo ra một màn trình diễn kỳ diệu của những bông hoa dại - một “desierto florido.” Làm thế nào mà các loài thực vật được đánh thức sau một thời gian nghỉ ngơi kéo dài hàng thập kỷ với niềm say mê như vậy đã khiến các nhà sinh học đất bối rối. Nhưng một lần nữa, chìa khóa có thể nằm trong lớp vỏ.

Fernando D. Alfaro, một nhà sinh thái học vi sinh vật tại Đại học Major ở Chile, kiểm tra giả thuyết đó bằng cách giải phóng những cơn lũ nhỏ của chính mình trên sa mạc. Anh ấy đổ hàng lít nước đóng chai lên những mảnh đất sa mạc rộng một mét vuông. Những mảnh đất được bao phủ bởi lớp vỏ sinh học giữ nước lâu hơn nhiều và một số mảnh đất đã có thể nảy mầm cây chỉ trong vài tuần.

Alfaro cho biết: “Trong nhiều năm, [lớp vỏ sinh học] đang chuẩn bị cho hệ thống và chất nền để phản ứng rất nhanh với lượng mưa đầu vào này. “Những sự kiện hoa này phụ thuộc vào những cộng đồng vi khuẩn nhỏ bé này.”

Jung cũng đã chứng kiến ​​khả năng phục hồi của vi khuẩn. Tại 11 địa điểm xung quanh Pan de Azúcar, ông đã chọn các đốm đen và trắng lân cận và đo hoạt động sinh học của chúng. Sau đó, anh ấy thu thập lớp sạn trên cùng, khử trùng nó trong nồi áp suất và đặt nó trở lại mặt đất. Trong vòng một năm, các khu vực từng có màu đen trở nên tối trở lại khi các vi sinh vật bắt đầu tái tổ hợp các ô vô trùng - nhanh hơn nhiều so với thường xảy ra với địa y và các vi khuẩn khác trong lớp vỏ sinh học. Dữ liệu viễn thám được lấy trong thập kỷ qua đã chỉ ra rằng 89% bề mặt của công viên được bao phủ bởi hình bàn cờ. Trong khu vực thuộc địa đó, khoảng một phần tư thiết kế đen trắng đã thay đổi trong tám năm qua — một thời gian phản ứng nhanh đáng ngạc nhiên đối với những vi khuẩn thường chậm chạp.

Những người chinh phục tí hon của vùng đất

Lớp vỏ cát đóng một vai trò quan trọng trong hệ sinh thái địa phương, nhưng sức hấp dẫn khoa học của nó không dừng lại ở đó. Cổ xưa, ổn định và phi thường, môi trường này cũng thu hút sự chú ý của các nhà sinh vật học vũ trụ.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã sử dụng các phần của sa mạc Atacama như tương tự trên mặt đất cho sao Hỏa. Bức xạ cực đoan, lượng mưa không thường xuyên, cảnh quan cằn cỗi và sự dao động nhiệt độ hoang dã khiến sa mạc trở nên khác biệt một cách rõ rệt. (Tuy nhiên, Gutiérrez Alvarado khẳng định rằng điều xa lạ nhất ở Pan de Azúcar là những người kiểm lâm đồng nghiệp của anh ấy - “chắc chắn họ là người sao Hỏa,” anh ấy nói, nở một nụ cười.)

Các nhà nghiên cứu đang sử dụng lớp vỏ sinh học Atacama để xây dựng một thư viện các chữ ký hóa học có thể hướng dẫn việc tìm kiếm sự sống của vi sinh vật trên Sao Hỏa. Nhưng các sinh vật trong lớp vỏ sinh học cũng mở ra cánh cửa dẫn đến sự sống trên một hành tinh ít xa lạ hơn một chút: Trái đất sơ khai.

Bằng chứng hóa thạch gợi ý rằng các vi khuẩn đã sống gần các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu khoảng 3.5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, khi nào và làm thế nào cuộc sống chinh phục vùng đất, ít rõ ràng hơn. Địa hình trên các lục địa cứng hơn, sắc nét hơn và nguy hiểm hơn nhiều so với ngày nay.

Ariel Anbar, nhà địa hóa học tại Đại học bang Arizona cho biết: “Bạn sẽ không có đất phát triển tốt như bây giờ. “Những loài thực vật phụ thuộc vào việc đã có nhiều thế hệ thực vật trước đó để tạo ra một môi trường thân thiện - chúng sẽ gặp khó khăn.”

Một số nhà nghiên cứu cho rằng trước khi thực vật xuất hiện, lớp vỏ vi khuẩn có thể đã giúp chuẩn bị đất bằng cách biến đá trơ trụi thành đất được bón phân. Một lớp vỏ sinh học thích nghi tốt với các điều kiện khắc nghiệt có thể giữ một chất nền phù hợp chứa chất dinh dưỡng và thường xuyên được làm ẩm bằng sương mù. Bằng cách dần dần phong hóa đá và ổn định trầm tích dưới dạng đất, nó có thể thay đổi môi trường theo hướng thúc đẩy sự phát triển của các sinh vật bậc cao.

Alfaro cho biết: “Lớp vỏ sinh học này của Pan de Azúcar đại diện cho kịch bản này. “Nó giống như một cộng đồng nguyên thủy để tăng cường sự phát triển của đất và tạo nên những cộng đồng phức tạp hơn.”

Các vi khuẩn lớp vỏ sạn ở Atacama ngày nay không phải là bản sao hoàn hảo của những vi khuẩn có thể đã chuẩn bị cho Trái đất sơ khai. Một cộng đồng cổ xưa như vậy có khả năng đã được điều chỉnh để thích nghi với môi trường thiếu oxy và không có địa y, được cho là chỉ tiến hóa trong 250 triệu năm qua. Nhưng các nhà nghiên cứu đồng ý rằng các cộng đồng vỏ hạt hiện đại vẫn có thể đóng vai trò tương tự có giá trị cho những gì đã xảy ra trước đây.

Ý tưởng cho rằng vi khuẩn có thể tạo điều kiện cho khả năng sinh sống của Trái đất sơ khai không phải là một ý tưởng mới. Vào những năm 1980, các nhà khoa học môi trường David Schwartzman tại Đại học Howard và Tyler Volk tại Đại học New York cho rằng phong hóa sinh học sự sống trên cạn sớm gây ra có thể đã cô lập đủ carbon dioxide từ khí quyển để làm mát bề mặt Trái đất thành một phạm vi có thể sinh sống được cho các sinh vật khác. Schwartzman nói: “Chúng tôi có bằng chứng về thời tiết thực sự khắc nghiệt ở Archean. “Có lẽ lớp vỏ sinh học đã đóng một số vai trò trong đó.”

Nhưng chúng ta không cần phải dựa vào các giả định. Trong vài thập kỷ qua, bằng chứng gián tiếp đã xuất hiện cho các cộng đồng vi sinh vật trên đất liền trong Archean. Gregory Retallack, giáo sư danh dự tại Đại học Oregon, tin rằng ông đã tìm thấy bằng chứng về các cộng đồng giống như lớp vỏ sinh học trong đất hóa thạch (hay “cổ môi”) từ 3.7 tỷ năm trước — thách thức giả định phổ biến rằng sự sống bắt nguồn từ biển. Ông nói: “Bằng chứng từ Paleosols khá rõ ràng rằng có đủ loại vật chất trên đất liền, thậm chí từ rất sớm. “Bạn có thể nhìn thấy những lớp vỏ vi khuẩn này chỉ bằng mắt thường.”

Một nhóm do Christophe Thomaszo, một nhà địa sinh học tại Đại học Burgundy, đã tìm thấy bằng chứng cho thấy một số lớp vỏ sinh học hiện đại có thể đã tồn tại trong bầu khí quyển của Trái đất sơ khai vào thời Archean: Các vi khuẩn của chúng có thể đã cố định hiệu quả nitơ dạng khí thành amoni và nitrat, cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiếp cận cho toàn cầu mới nổi. hệ sinh thái. Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng một số hàm lượng carbon và nitơ đồng vị của một số lớp vỏ sinh học sa mạc giống như hàm lượng của đá từ Archean.

“Có những dấu hiệu [trong các lớp vỏ sinh học này] tương thích với chất hữu cơ Archean,” Thomazo nói. Anh ấy “khá tự tin” rằng những cư dân trên cạn đầu tiên của hành tinh là một thứ gì đó giống với lớp vỏ sinh học hiện đại.

Kiên cường nhưng mong manh

Trong lúc lái xe ra khỏi công viên, Gutiérrez Alvarado dừng xe, xuống xe và quay lại. Vết bánh xe ô tô của anh ấy đã cắt mạnh qua lớp bao phủ dày đặc của lớp vỏ sạn, để lại một loạt xác vi khuẩn sau khi chúng thức dậy. Lớp vỏ này có khả năng đàn hồi, nhưng nó còn lâu mới không thể phá hủy được và ngay cả dấu chân của con người cũng có thể quét sạch những mảnh nhỏ của nó. Đó là lý do tại sao Dịch vụ Công viên Quốc gia đã đăng các biển báo “Đừng làm hỏng lớp vỏ” trên khắp miền Tây Hoa Kỳ, kêu gọi những người đi bộ đường dài đi trên các con đường để bảo vệ đất thở.

Gutiérrez Alvarado trân trọng sự mở rộng của lớp vỏ cứng. Anh ấy nói, với tư cách là một kiểm lâm viên, nhiệm vụ của anh ấy là giữ cho cảnh quan của công viên và tất cả những gì sinh sống trong đó được an toàn khỏi những vị khách bất cẩn và các hoạt động khai thác xâm lấn. trong một nghiên cứu xuất bản vào tháng XNUMX rằng anh ấy là đồng tác giả với Jung và van den Brink, anh ấy đã thúc giục ban quản lý công viên quốc gia Chile xem xét lớp vỏ sinh học trong kế hoạch bảo tồn thiên nhiên của họ.

“Chúng tôi cần giải thích lý do tại sao chúng tôi đóng đường hoặc đóng một số con đường mòn để không ai có thể đến đó,” Gutiérrez Alvarado nói. “Chúng tôi không có luật, vì vậy nghiên cứu là sự hỗ trợ của chúng tôi.”

Nhưng lớp vỏ sinh học phải đối mặt với một mối đe dọa do con người gây ra còn tồi tệ hơn nhiều so với dấu chân: biến đổi khí hậu.

Vào năm 2018, Belnap, Büdel và các đồng nghiệp của họ đã xuất bản một nghiên cứu ước tính các lớp vỏ sinh học khác nhau trên thế giới sẽ thích ứng như thế nào với biến đổi khí hậu và thâm canh sử dụng đất. Các mô hình của họ dự đoán rằng vào cuối thế kỷ này, mức độ bao phủ toàn cầu của lớp vỏ sinh học có thể giảm từ 25% trở lên. Những sự giảm thiểu đó có thể làm cho đất kém lành mạnh hơn và khiến bụi lỏng lẻo lắng xuống các lớp tuyết, giữ lại nhiều nhiệt hơn và làm trầm trọng thêm các bệnh về khí hậu của hành tinh. “Sau đó, chúng ta sẽ thực sự bắt đầu thấy những điểm tương đồng với sao Hỏa,” van den Brink nói.

Tuy nhiên, lớp vỏ sinh học Atacama nổi bật trong mô hình này. Theo các kịch bản khí hậu tiên tiến, khi hầu hết các lớp vỏ khác chết đi, thì sạn ​​dường như phát triển mạnh mẽ.

Khi mặt trời lặn, Gutiérrez Alvarado, van den Brink và tôi trèo lên một gò cát để nhìn thoáng qua lần cuối những ngọn đồi thoai thoải bị sương mù nuốt chửng. Từ trên đỉnh, tôi cũng có thể chiêm ngưỡng phạm vi thực sự của đế chế grit và quân đoàn của nó đang lặng lẽ tuyên bố lãnh thổ đến tận chân trời. Tôi không thể không nghĩ rằng suốt thời gian qua, những tảng đá có thể đã giữ một bí mật nữa: rằng nếu những vi khuẩn như thế này là loài đầu tiên đến, thì có lẽ chúng cũng sẽ là loài cuối cùng ra đi.