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Forscher haben herausgefunden, dass Mikroben, die in einem eisbedeckten See in der Antarktis leben, sich von Schotter ernähren. Und kleine Kreaturen gedeihen.
Subglaziale Seen sind Süßwasserkörper, von denen die meisten in . gefunden werden Antarktisgefangen zwischen LandKruste oder Grundgestein, dicke Eisschichten – manchmal mehrere Meilen dick. Diese Seen wimmeln von verschiedenen Mikroben, die sich von den Nährstoffen im Wasser ernähren. Bisher waren sich die Forscher jedoch nicht sicher, woher diese Nährstoffe genau stammen.
Subglaziale Seen erodieren im Laufe der Zeit auf natürliche Weise, wenn der Wasserspiegel steigt und fällt. In einer neuen Studie replizierten Forscher diese Erosion im Labor, indem sie Sedimentproben aus dem Lake Whillans – einem 60 Quadratkilometer großen subglazialen See, der unter 800 Metern Eis in der Antarktis begraben liegt – zerkleinern enthüllte es. Wie die Biochemikalien hergestellt werden, die zur Aufrechterhaltung mikrobieller Gemeinschaften benötigt werden.
“Unsere Studie unterscheidet sich stark von allen früheren Studien zu subglazialen Seen”, sagte die Hauptautorin Beatrice Gill Olivas, Glaziologin an der University of Bristol im Vereinigten Königreich, gegenüber Live Science. “Frühere Studien haben untersucht, wie die Erosion von Schiefergestein in subglazialen Umgebungen Gase produzieren kann, aber unsere Studie ging noch weiter und untersuchte, wie Erosion auch biologisch wichtige Nährstoffquellen ins Wasser freisetzen kann.”
Sie fügte hinzu, dass die Entdeckung „aufregende Auswirkungen“ haben könnte, um zu untersuchen, wie sich mikrobielles Leben anderswo im Universum entwickelt hat.
Sedimentrisse
Lake Whillans durchläuft Perioden des Füllens und Trocknens. Wenn es voll ist, wird es als erhöhtes Amphitheater bezeichnet, und wenn der See entwässert wird, gilt es als niedrige Plattform. Der Tiefenunterschied zwischen den hohen und niedrigen Terrassen im Lake Whillans beträgt etwa 4 m: Die hohen Terrassen sind bis zu 12 m hoch und fallen im unteren bis auf 8 m ab Terrassen. Aber in den unteren Terrassen kommt der Gletscherstrom – ein schnell fließender Korridor innerhalb des Eisschildes – in direkten Kontakt mit großen Teilen des Sees, sagte Gil Olivas. “Sie können also mit einer gewissen Erosion rechnen”, fügte sie hinzu.
Gil Olivas sagte, dass der Lake Whillans auch Teil eines größeren hydrologischen Systems ist und Erosion, die in verbundenen Gebieten auftritt, den großen See mit Chemikalien versorgen kann.
Die Forscher replizierten diese Erosion im Labor, indem sie Sedimentproben aus dem Lake Whillans zerkleinerten und sie ohne Wasser bei 32 Grad Fahrenheit (0 Grad Celsius) im Wasser beließen Sauerstoff, ahmen die Bedingungen im See nach.
Die Forscher analysierten Sedimentproben aus dem Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project. Die Wissenschaftler verwendeten einen Heißwasserbohrer, um einen Brunnen durch die dicke Eisdecke zu bohren, bevor sie mit einem sterilen Perforator Proben nahmen.
chemische Freisetzung
Die Forscher ließen das zerkleinerte Gestein mehr als 40 Tage lang unter Wasser und analysierten dann das Wasser, um zu sehen, welche Chemikalien aus dem Sediment freigesetzt wurden. Sie finden eine Vielzahl verschiedener Chemikalien, einschließlich WasserstoffMethan Kohlenstoff Dioxid und Ammonium.
Die meisten dieser Chemikalien werden beim Zerkleinern sofort aus dem Sediment freigesetzt.
„Beim Zerkleinern zerfällt das Sediment in viel kleinere Partikel“, sagte Gil Olivas. „Dadurch können mikroskopisch kleine Bläschen in Mineralien, sogenannte Flüssigkeitseinschlüsse, aufgebrochen werden, um Gase und Flüssigkeit freizusetzen, die zuvor in diesen Bläschen eingeschlossen waren.“
Auch die zwischen den einzelnen Sedimentkörnern eingeschlossenen Gase werden ins Wasser abgegeben, fügte sie hinzu.
Andere haben sich jedoch im Laufe der Zeit gebildet, da sich einige Mineralien auflösen oder mit anderen Molekülen im Wasser reagieren.
mikrobielle Gemeinschaften
Eine Gruppe von Mikroben, die als Methanotrophe bekannt sind, ernähren sich von Methan, um die für das Wachstum erforderliche Energie zu erzeugen. Das Gegenteil geschieht bei Methanogenen, die Energie erzeugen, indem sie Wasserstoff und Kohlendioxid in Methan umwandeln. Es gibt auch einen Spezialisten im See Bakterien die ihre Energie gewinnen, indem sie Ammonium in Nitrit und dann in Nitrat umwandeln, ein Vorgang, der als Nitrifikation bekannt ist.
Viele der in subglazialen Seen entstehenden Verbindungen sind auch stark reduzierend oder oxidierend, was bedeutet, dass sie bei chemischen Reaktionen leicht Elektronen abgeben und aufnehmen, was auch einen sogenannten Redoxgradienten im See erzeugt. Dieser Gradient hilft beim Recycling von Elementen, die mehrere Oxidationsstufen aufweisen können, wie z Streichhölzer oder Eisen, indem sie ihnen erlauben, leicht Elektronen zu gewinnen und zu verlieren. Spezialisierte Mikroben, sogenannte Chemolithotrophen, können die Oxidation dieser Elemente als Energiequelle katalysieren.
Im Wesentlichen fanden die Forscher für jede Chemikalie im See eine Gruppe von Mikroben, die sich entwickelt haben, um sie zur Energiegewinnung zu nutzen.
Diese Ergebnisse können für Forscher nützlich sein, die nach außerirdischem Leben suchen. Es wird angenommen, dass unterirdische Seen und gefrorene Ozeane im Universum üblich sind, sogar in unserem eigenen Sonnensystem.
“Die Seen in der Antarktis könnten ein Ersatz für die rauen Umgebungen anderer Planetensysteme sein”, sagte Gil Olivas. “Es bietet Einblicke in die Art und Weise, wie mikrobielles Leben in anderen Umgebungen überlebt.”
Im Wesentlichen, wenn Sie Eis über Sedimenten oder Gesteinen haben, begleitet von flüssigem Wasser, kann die Erosion eine Nährstoff- und Energiequelle für mikrobielles Leben darstellen.
„Natürlich können wir nicht sagen, dass diese Prozesse definitiv Exoplaneten-Mikroben unterstützen werden“, sagte Gil Olivas. “Allerdings gibt es sicherlich einen Einblick, wie Mikroben auf eisigen Planeten und Monden überleben könnten.”
Die Studie wurde am 29. Juni online in der Zeitschrift veröffentlicht Erd- und Umweltkommunikation.
Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.