A busca por sinais de vida microbiana antiga no registro geológico é um desafio devido à degradação do material orgânico primário. Portanto, a prova de origem biogênica freqüentemente depende de assinaturas químicas que os microrganismos deixam para trás. Um novo estudo de minerais em rachaduras de rocha apresenta assinaturas químicas que são provas definitivas de processos de vida antigos generalizados na crosta continental pobre em energia. Mais importante, o estudo expande muito a variação química conhecida do enxofre, um dos principais elementos do metabolismo microbiano. Isso dá novas pistas sobre que tipo de assinaturas químicas esperar da vida em ambientes extremos, incluindo a busca por vida em outros planetas.

A maior parte da atividade biológica na Terra está oculta sob o solo a profundidades de vários quilômetros em um ambiente denominado "biosfera profunda". Estudos de formas de vida neste sistema anóxico escuro têm implicações em como a vida evoluiu sob condições que consideramos extremas. Também dá pistas de como a vida pode ter evoluído em outros planetas onde as condições hostis inibem a colonização do ambiente da superfície. O conhecimento sobre a vida antiga neste ambiente sob nossos pés ainda é extremamente escasso.

A busca por sinais de vida antiga na Terra no registro geológico costuma ser um desafio porque o material orgânico primário foi parcial ou totalmente degradado. Nessas situações, a prova de origem biogênica depende de assinaturas geoquímicas que os microrganismos deixam para trás, ou a formas morfológicas de remanescentes microbianos mineralizados. Em busca de vida em outros planetas, como em Marte, os mesmos desafios podem ser esperados e, portanto, é importante saber que tipo de assinaturas químicas esperar da vida em ambientes extremos.

Em inúmeras rachaduras até profundidades de 1700 metros que foram parcialmente seladas por cristais cultivados nelas, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Henrik Drake da Linnaeus University, Suécia, rastreou processos microbianos antigos, com foco predominante em micróbios que transformam sulfato em sulfeto em seu metabolismo. A abordagem multidisciplinar incluiu medição em micro-escala e imagens de enxofre juntamente com geocronologia dentro de minerais formados em resposta à atividade microbiana em vários sítios de rocha granítica sueca. Este é o estudo mais extenso deste processo na crosta continental e as descobertas sugerem que o processo foi difundido no tempo e no espaço na rocha.

Henrik Drake explica como eles exploraram o arquivo químico de minerais para decifrar processos microbianos antigos:

“É bem sabido de outros ambientes que quando os microrganismos usam sulfato em seu metabolismo, eles produzem minerais com composição de enxofre característica. Na verdade, abundância relativa de diferentes átomos de enxofre (isótopos) está entre as ferramentas geoquímicas mais amplamente utilizadas para rastrear processos microbianos no registro geológico. Nossas microanálises dentro dos cristais do mineral de sulfeto de pirita mostraram a composição isotópica de enxofre mais extrema já registrada na Terra. "

"Essas assinaturas são provas definitivas de processos de vida antigos na crosta continental, mas, o que é mais importante, eles expandem muito a variação isotópica conhecida de minerais de sulfeto produzidos após o metabolismo microbiano. Em mais detalhes, a amplitude da proporção de isótopos de enxofre ³⁴ S para ³² S era tão grande quanto -54 a +132 por mil (normalizado para o padrão CDT). Adaptação às más condições de energia, o metabolismo lento e a exaustão completa do sulfato dissolvido disponível à medida que ele se movia através do sistema de fratura são explicações para os valores excepcionais. "

Christine Heim da Universidade de Göttingen, Alemanha, um co-autor do estudo, diz:

"Além das assinaturas de isótopos, encontramos biomarcadores de antigos restos orgânicos de origem superficial (por exemplo, plantas terrestres) preservados nos revestimentos minerais em grande profundidade. Uma conexão com a biosfera da superfície é, portanto, evidente e pode explicar por que as marcas de atividade microbiana abruptamente desaparecer em cerca de 1000 m de profundidade. "

Restrições de tempo diretas facilitadas por técnicas de datação recentemente desenvolvidas reveladas quando as atividades biológicas começaram - 360-400 milhões de anos atrás. A vida nas profundezas da crosta continental pobre em energia, evidentemente, prosperou ao longo de eras, que é uma informação relevante na busca de vida em configurações de subsuperfície semelhantes de outros planetas. Henrik Drake resume:

"Nossa abordagem multi-método nos tornou cientes de que as assinaturas biológicas em ambientes extremos podem ser diferentes do que esperávamos anteriormente, e, portanto, seria muito adequado para investigação de ambientes extraterrestres. "

O co-autor Martin Whitehouse do Museu Sueco de História Natural acrescenta:

"A capacidade de medir rapidamente isótopos de enxofre em alta resolução espacial por microssonda de íons permite uma melhor avaliação do alcance e distribuição dentro de cristais de pirita simples. É intrigante que nossos estudos anteriores do mesmo sistema de fratura encontraram as composições de isótopos de carbono mais variáveis ​​em minerais carbonáticos já registrados na Terra. Podemos, portanto, concluir que nossa exploração de vida antiga em rachaduras de rochas magmáticas terrestres mudará a forma como olhamos para proxies geoquímicos para atividade microbiana em ambientes extremos. "

Os resultados são apresentados no artigo “Inédito ³⁴ Enriquecimento S da pirita formada após a redução do sulfato microbiano em rochas cristalinas fraturadas "no jornal Geobiologia (publicado online em 26 de junho, 2018).