Ao fornecer a primeira estimativa de quanto hidrogênio está disponível para alimentar a vida microbiana na crosta submarina sem sol abaixo da Cadeia do Oceano Médio (MOR), um novo estudo liderado pela Duke University lança luz sobre uma das biosferas menos compreendidas da Terra.

Também pode ajudar a iluminar como condições semelhantes poderiam sustentar a vida em outros ambientes extremos, de planetas distantes à própria Terra primitiva.

A maioria dos micróbios usa a fotossíntese movida a luz solar para criar matéria orgânica. Mas as comunidades microbianas quimiossintéticas que vivem nas profundezas da rocha vulcânica da crosta oceânica da Terra carecem dessa fonte de energia e usam hidrogênio, liberado como um gás livre quando a água flui através da rocha rica em ferro, como seu combustível para converter dióxido de carbono em alimento.

Os cientistas sabem que a vida pode prosperar no abismo logo após a descoberta das primeiras fontes hidrotermais profundas em 1977. Mas foi só em 2013 que microbiologistas descobriram comunidades microbianas vivendo em rochas vulcânicas abaixo do fundo do mar. Essa descoberta despertou grande curiosidade científica, não apenas devido ao tamanho potencial da biosfera recém-descoberta - a crosta oceânica tem vários quilômetros de espessura e cobre 60% da superfície da Terra - mas também porque o extremo, as condições pobres em oxigênio encontradas lá são semelhantes àquelas quando a vida começou na Terra, uma época em que a energia química pode ter sido a única fonte de energia disponível para alimentar o metabolismo dos micróbios.

"Até agora, Contudo, não tínhamos boas restrições quanto ao tamanho geral dessas comunidades microbianas ou quanto hidrogênio elas consomem. Este novo estudo fornece uma primeira estimativa e nos dá novos insights sobre o alcance do impacto desses micróbios no clima e no paleoclima da Terra, "disse Lincoln Pratson, Professor de Energia e Meio Ambiente da Família Gendell na Escola de Meio Ambiente de Duke's Nicholas.

"Também nos dá condições de limite para o que algumas das primeiras formas de vida na Terra tiveram que lidar, e onde você pode procurar por vida em outros planetas, " ele disse.

Os cientistas publicaram seu artigo revisado por pares na semana de 11 de maio no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Para conduzir seu estudo, eles construíram um modelo de caixa que avaliou a produção total de gás hidrogênio (H2) a partir de nove fontes geológicas diferentes em um corredor de quase 30 milhões de quilômetros quadrados de crosta oceânica centrado na Cadeia do Meio-Oceano. O corredor serpenteia ao longo da cordilheira através de todos os oceanos do mundo e cobre cerca de 10% de toda a crosta oceânica.

A equipe também estimou quanto desse gás hidrogênio provavelmente estava sendo liberado no oceano através de fontes hidrotermais do fundo do mar, com base em mais de 500 medições de amostras de água coletadas por outros pesquisadores em expedições anteriores ao longo da Mid-Ocean Ridge.

"Ao subtrair a quantidade de gás sendo ventilado, que era cerca de 20 milhões de toneladas métricas por ano, da quantidade que está sendo produzida, que era cerca de 30 milhões de toneladas métricas por ano, ficamos com cerca de 10 milhões de toneladas métricas anuais que são, presumivelmente, sendo consumido por micróbios dentro desta faixa de crosta, "disse o autor principal Stacey L. Worman, um ex-aluno de Pratson, cuja dissertação de doutorado de 2015 sobre as reservas de gás hidrogênio sob a crista do Oceano Médio forneceu o ímpeto para o novo estudo.

Esses números sugerem que as comunidades microbianas desempenham um papel significativo em ajudar a regular a biogeoquímica global da Terra, disse Worman, que agora trabalha como analista de pesquisa na Chevy Chase Trust em Bethesda, Md.

"Micróbios abaixo do fundo do mar e no oceano escuro consomem quantidades significativas desse gás reduzido. Sem esses micróbios consumindo esse gás altamente difusivo, este H2 produzido geologicamente poderia escapar para a atmosfera, " ela disse.

Tal entrada representaria um aumento considerável - cerca de 10% - no atual orçamento de hidrogênio atmosférico da Terra. Uma vez que o gás hidrogênio pode acelerar o acúmulo de gases de efeito estufa na baixa atmosfera, que poderia ter um impacto significativo no aquecimento global.

Em uma escala global, o impacto pode ser muito maior, Pratson observou, já que os 90% restantes da crosta oceânica que não foram incluídos neste estudo também podem ter produção e consumo de hidrogênio em andamento.

"Embora nossa análise estime quanto H2 pode ser consumido pela biosfera profunda nas proximidades do MOR, não está claro se o tamanho da biosfera profunda é limitado pela disponibilidade de H2 ou por outros fatores, como temperatura, nutrientes, pressão, pH ou mesmo espaço, "Worman disse." Combinar este estudo e trabalho futuro sobre o orçamento H2 com outras restrições importantes na vida é um caminho promissor para avançar nossa compreensão de sua origem e evolução aqui na Terra e para definir onde procurar vida em outras partes do universo. "

Worman e Pratson conduziram o estudo com Jeffrey A. Karson, Jessie Page Heroy Professora de Geologia da Syracuse University, e William H. Schlesinger, James B. Duke Professor Emérito de Biogeoquímica, ex-reitor da Duke's Nicholas School e presidente emérito do Cary Institute of Ecosystem Studies,