Geheimnisvolle und tiefe Mikroben der Erde, die wir gerade erst zu verstehen beginnen

Letztendlich haben Boston und andere Wissenschaftler durch jahrelange Forschung herausgefunden, dass die Mikroben in Lechuguilla viel mehr tun, als nur ein bisschen Schmutz auszuspucken. Die Insel Lechuguilla liegt in dicken Kalksteinschichten, den Überresten eines 250 Millionen Jahre alten Korallenriffs. Die vielfältigen Kammern solcher Höhlen werden meist durch Regenwasser gebildet, das in den Boden einsickert und den Kalkstein nach und nach auflöst. In Lechuguilla spielen Mikroben jedoch auch die Rolle des Bildhauers: Bakterien, die vergrabene Ölvorkommen fressen, setzen Schwefelwasserstoffgas frei, das mit Sauerstoff im Grundwasser reagiert und Schwefelsäure produziert, die den Kalkstein formt. Parallel dazu verbrauchen verschiedene Mikroben Schwefelwasserstoff und erzeugen als Nebenprodukt Schwefelsäure. Ähnliche Prozesse finden in 5 bis 10 Prozent der Kalksteinhöhlen weltweit statt.

Seit Bostons erstem Abstieg in Lechujula haben Wissenschaftler auf der ganzen Welt herausgefunden, dass Mikroorganismen die Erdkruste überall dort verändern, wo sie sie bewohnen. Alexis Templeton, Geomikrobologe an der University of Colorado in Boulder, besucht regelmäßig ein trockenes Gebirgstal im Oman, wo tektonische Aktivitäten Teile des Erdmantels – der Schicht, die unter der Erdkruste liegt – viel näher an die Oberfläche gedrückt haben. Sie und ihre Kollegen bohrten Brunnen bis zu einer Viertelmeile tief in den hohen Erdmantel und förderten lange Zylinder aus 80 Millionen Jahre alten Gesteinen zutage, von denen einige wunderschön in atemberaubenden Burgunder- und Grüntönen marmoriert sind. In Laborstudien, Templeton hat gezeigt, dass diese Proben voller Bakterien sind, von denen einige die Zusammensetzung der Erdkruste verändern: Sie fressen Wasserstoff und inhalieren Sulfate in den Gesteinen, atmen Schwefelwasserstoff aus und schaffen neue Ablagerungen von pyritähnlichen Sulfidmineralien, auch Narren genannt Gold. .

Durch verwandte Prozesse trugen Mikroben dazu bei, einige der Reserven der Erde an Gold, Silber, Eisen, Kupfer, Blei und Zink sowie anderen Mineralien zu schaffen. Wenn unterirdische Mikroben Gestein abbauen, setzen sie häufig darin eingeschlossene Mineralien frei. Einige von Mikroben freigesetzte Chemikalien, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff, verbinden sich mit frei schwebenden Mineralien und bilden neue feste Verbindungen. Andere von Mikroben produzierte Moleküle fangen lösliche Mineralien ein und binden sie zusammen. Manche Mikroben speichern Metalle in ihren Zellen oder bilden eine Kruste aus mikroskopisch kleinen Metallflocken, die ständig mehr Metalle anziehen, was über lange Zeiträume zu großen Ablagerungen führen kann.

Leben, insbesondere mikrobielles Leben, hat eine große Menge der Mineralien der Erde gebildet, bei denen es sich um natürlich vorkommende anorganische feste Verbindungen mit hochorganisierten Atomstrukturen handelt, oder, um es deutlicher auszudrücken, sehr elegante Gesteine. Heute gibt es auf der Erde mehr als 6.000 verschiedene Mineralarten, die meisten davon sind Kristalle wie Diamanten, Quarz und Graphit. Allerdings gab es auf der frühen Erde keine große Mineralvielfalt. Im Laufe der Zeit veränderte sich die ständige Fragmentierung, das Schmelzen und die Wiederverfestigung der frühen Kruste des Planeten und konzentrierte die unbekannten Elemente. Das Leben begann, Gesteine ​​abzubauen und Elemente zu recyceln, wodurch völlig neue chemische Mineralisierungsprozesse entstanden. Mehr als die Hälfte der Mineralien auf dem Planeten können nur in einer sauerstoffreichen Umgebung existieren, die es nicht gab, bevor Mikroben, Algen und Pflanzen den Ozean und die Atmosphäre mit Sauerstoff versorgten.

Durch eine Kombination aus tektonischer Aktivität und der ständigen Hektik des Lebens hat die Erde ein Mineralienrepertoire entwickelt, das von keinem anderen bekannten Planetenkörper erreicht wird. Im Vergleich dazu sind Mond, Merkur und Mars mineralarm und enthalten vielleicht höchstens ein paar Hundert Mineralarten. Die Vielfalt der Mineralien auf der Erde hängt nicht nur von der Anwesenheit von Leben ab, sondern auch von seinen Eigenschaften. Robert Hazen, Mineraloge und Astrobiologe an der Carnegie University for Science, und die Statistikerin Grethe Hystad haben berechnet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Planeten eine identische Menge an Mineralarten enthalten, bei eins zu 10²² liegt. Da es im Universum nur schätzungsweise 10²⁵ erdähnliche Planeten gibt, gibt es mit Sicherheit keinen anderen Planeten, der über genau so viele Mineralien verfügt wie die Erde. „Die Erkenntnis, dass die Mineralentwicklung der Erde direkt von der biologischen Evolution abhängt, ist etwas schockierend.“ Hazen schreibt in seinem Buch „Symphony in C.“ „Es stellt eine grundlegende Veränderung gegenüber der Ansicht dar, die vor einigen Jahrzehnten vorherrschte, als ich meinen Doktortitel in Mineralogie erhielt. Ein Berater sagte mir: „Belegen Sie keinen Biologiekurs.“