Urgammelt vann på jorda åpner for liv på Mars

Vann i canadisk gruve kan være 2,6 milliarder år gammelt.

Gass bobler ut av bakken dypt nede i en kobber- og sinkgruve nær byen Timmins i Ontario, Canada. Gassen har en kjemisk sammensetning som kan gi næring til mikrober som lever i dype vannlommer langt under bakken. (Foto: J. Telling)
Gass bobler ut av bakken dypt nede i en kobber- og sinkgruve nær byen Timmins i Ontario, Canada. Gassen har en kjemisk sammensetning som kan gi næring til mikrober som lever i dype vannlommer langt under bakken. (Foto: J. Telling)

Det gamle vannet er funnet på 2,4 kilometers dyp i en gruve nær byen Timmins i Ontario i Canada. Det inneholder stoffer som kan gi næring til liv, blant annet hydrogen og metan.

Tilsvarende lommer med vann kan finnes dypt nede i bergartene på Mars. I så fall kan det finnes liv også her, spekulerer de britiske og canadiske forskerne i en artikkel i tidsskriftet Nature.

Forskerne har brukt sammensetningen av edelgasser i vannet til å anslå alderen. De laveste anslagene er rundt 1,5 milliarder år, og de høyeste er 2,6 milliarder år.

Hvis det høyeste anslaget er riktig, og vannet har ligget urørt, er det fra en tid da jorda var under halvparten så gammel som nå.

Bittesmå i Kenorland

Halobacteria, eksempel på arkebakterie. Hver celle er omlag 5 tusendels millimeter lang. (Foto: (Bilde: NASA, farget av forskning.no))
Halobacteria, eksempel på arkebakterie. Hver celle er omlag 5 tusendels millimeter lang. (Foto: (Bilde: NASA, farget av forskning.no))

Historien om hvordan vannlommen ble til, starter enda litt tidligere. Da var området rundt Timmins et grunt hav. Det var en del av superkontinentet Kenorland.

På den tida levde det ikke andre livsformer på jorda enn encellede mikroorganismer. Etterkommerne deres finnes fortsatt. Noen av dem kalles arkebakterier eller urbakterier, andre var grønnalger.

Gammelt vann med næring

Sovende vulkaner våknet til liv med jevne mellomrom, og spøy ut lava og røyk. Løsmasser ble avleiret både på land og på havbunnen.

Så, for rundt 2,64 milliarder år siden, ble bergartene gjennomtrengt av vann, og omformet av kjemiske reaksjoner.

Forskerne tror det gamle vannet dypt nede i gruva stammer fra denne tida. Etterpå har nemlig berglagene ligget ganske i ro. I dag er de grunnfjell, i det store flaket som kalles det canadiske skjoldet.

Forskerne fra universitetene i Manchester og Toronto samler opp vann 2,4 kilometers dyp i Timmins-gruven i Ontario i Canada. (Foto: Fra video av L. Li)
Forskerne fra universitetene i Manchester og Toronto samler opp vann 2,4 kilometers dyp i Timmins-gruven i Ontario i Canada. (Foto: Fra video av L. Li)

Forskerne har pumpet opp vannprøver fra borehull i Timmins-gruva. Dette vannet inneholder forholdsvis mye hydrogen, metan og nitrogen. Dette er stoffer som mikroorganismer kan leve av.

Frosset isotopbilde

For å finne alderen til vannet, har forskerne målt hva det inneholder av forskjellige edelgasser, blant annet xenon. Dette grunnstoffet finnes i forskjellige varianter, kalt isotoper.

Da jorda var ung, var sammensetningen av xenon-isotopene i atmosfæren annerledes enn i dag. I atmosfæren blir denne sammensetningen sakte endret.

Da vannet ble stengt inne i berglag, stanset denne endringen. Sammensetningen av xenon-isotopene i vannet blir omtrent som et frosset isotopbilde av fortida.

Forskerne har brukt flere edelgasser og flere isotoper for å gjøre beregningene mer pålitelige. De er derfor ganske sikre på at vannet er minst en milliard og muligens hele 2,64 milliarder år gammelt.

Isotopene gamle, ikke vannet

Ikke alle er så sikre. Det kan være problematisk å bruke isotoper til å bestemme alderen på vann.

Isotopene brytes ned i bergartene, uavhengig av vannet, innvender Tom Victor Segalstad. Han er geolog på Naturhistorisk museum ved Universitetet i Oslo.

Det betyr at vannet kan være yngre enn isotopene som er oppløst i det.

Utette sprekker

Segalstad er også skeptisk til om vannet har vært isolert så lenge. Sprekkene som slapp inn vannet, må i så fall ha holdt seg lukket hele tiden siden.

Sprekker er ofte det svakeste området i stein. De kan åpne seg igjen på grunn av påkjenninger som steinen blir utsatt for gjennom tidsaldrene.

Sprekker som er fylt igjen av mineraler, er dessuten ofte porøse. De slipper gjennom vann.

Hvis forskerne har rett, vil derfor vannlommen i Timminsgruva virkelig være en merkelig geologisk forekomst, mener Segalstad.

Boblende vann som er milliarder av år gammelt, samles opp fra et reservoar som ligger 2,4 kilometer under bakken. (Foto: J. Moran, 2009)
Boblende vann som er milliarder av år gammelt, samles opp fra et reservoar som ligger 2,4 kilometer under bakken. (Foto: J. Moran, 2009)

Lite håp i Finnmark

Han peker også på at gamle mor Norge har like gammelt grunnfjell som Canada. Det baltiske skjoldet dekker hele den nordlige og østlige delen av Norden, blant annet Finnmark.

Men håpet om å finne tilsvarende gamle vannlommer her er lite, mener Segalstad.

Bergartene i Finnmark har vært eltet og knadd av geologiske prosesser gjennom lang tid. Dermed ville eventuelle sprekker og lommer med vann bli ødelagt.

Konservativt småtteri

Forskerne har ennå ikke funnet liv i vannet fra Timminsgruva. Næringsstoffene gir likevel håp om at det seinere kan finnes liv i form av arkebakterier som har levet isolert i milliarder av år.

Øyvind Hammer. (Foto: Universitetet i Oslo)
Øyvind Hammer. (Foto: Universitetet i Oslo)

Hvis forskerne finner slike arkebakterier, så blir det vanskelig å fastslå sikkert om de har vært helt isolert, mener Øyvind Hammer.

Hammer er førsteamanuensis i paleontologi ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo. Han forteller at arkebakterier har levd i omtrent samme miljø bestandig.

Derfor presser ikke evolusjonen dem til å utvikle seg. De er naturlig konservative. En arkebakterie i dag er omtrent som for flere milliarder år siden.

Hvis analyser av arvestoffet DNA viser store forskjeller mellom arkebakterier i vannlommen og i åpent vann, kan det bety at arkebakteriene i vannlommen har vært isolert over lang tid.

På den andre siden mangler forskerne DNA for mange arker i åpent vann. Forskjellen i DNA kan altså rett og slett skyldes at det er en ny og ubeskrevet form som er funnet, ikke en som har vært isolert, ifølge Hammer.

Som Noas Ark

Hammer holder likevel muligheten åpen for at arkebakterier i isolerte vannlommer kan ha gått gjennom en annen evolusjon enn vanlige arkebakterier.

Forskerne bak studien har også en annen innfallsvinkel til livet i dypet. Hvis det blir oppdaget liv som har klart å leve isolert i milliarder av år, kan det bety at liv kan finnes enda dypere ned i jordskorpa enn hittil antatt.

Slike lommer av liv kan også fungere som underjordiske utgaver av Noas Ark. De kan ligge der lenge, og slippes fri når berglagene åpner seg igjen etter enorme tidsrom.

Venter på bedre Mars-tider

Kanskje finnes det også slumrende lommer av liv på Mars, spekulerer forskerne videre.

Store deler av berggrunnen på Mars har ligget stille uten vulkanisme i milliarder av år. Her finnes også gamle steiner som er omformet av vann og varme, som i Timmins-gruva i Canada.

I slike steiner kan de kjemiske prosessene utvikle hydrogen og metan. Hvis slike lommer med næringsrikt vann finnes dypt nede under den blekrøde ørkenen på Mars, svermer de kanskje ennå av primitive livsformer som tålmodig venter på bedre tider.

Under den blekrøde ørkenen på Mars kan det også ligge lommer av vann, der liv har overlevd i milliarder av år, mener forskerne bak Nature-studien. (Foto: NASA/JPL)
Under den blekrøde ørkenen på Mars kan det også ligge lommer av vann, der liv har overlevd i milliarder av år, mener forskerne bak Nature-studien. (Foto: NASA/JPL)

Referanse:

G. Holland mfl: Deep fracture fluids isolated in the crust since the Precambrian era, Letter, 16. mai 2013, vol 497, Nature, doi:10.1038/nature12127

Powered by Labrador CMS