Природа быстро восстанавливается после катастроф, таких как вулканические извержения. Но как жизнь появляется в совершенно новых местах? Экологи и планетологи из Университета Аризоны изучили это на примере Исландии.

С 2021 по 2023 год вулкан Фаградалсфьялл извергался трижды, заливая тундру раскаленной лавой. «Лава выходит при температуре свыше 2000°F, она полностью стерильна — как чистый лист для эксперимента», — объяснил Натан Хэдленд, главный автор статьи в журнале Communications Biology.

Ученые собрали пробы свежей лавы, дождевой воды, воздуха, почвы и пород из окрестностей. Анализируя ДНК с помощью статистики и машинного обучения, они определили, откуда берутся микробы и как меняется их сообщество.

Свежая лава бедна водой и органикой, как Антарктида или пустыня Атакама. «Это одни из самых "бедных" мест на Земле, но микробы заселяют их быстро», — отметила соавтор Соланж Дюамель.

В первый год биоразнообразие росло, но после зимы сократилось — выжили только стойкие "крутые" микробы, выдерживающие холод и сухость. Затем разнообразие стабилизировалось. Первыми прибывали микробы с ветром и из воздуха, но позже главную роль сыграла дождевая вода.

«Раннее заселение — из почвы и воздуха, но после зимы микробы в основном приходят с дождем. Это было неожиданно», — сказал Хэдленд. Дюамель добавила: «Такой сдвиг повторился при всех трех извержениях».

Это первое детальное исследование первичной сукцессии микробов — заселения новой среды с нуля. Раньше фокус был на растениях и животных после бедствий. Уникальность: три повторения в одном месте, что редко в природе.

Работа полезна для понимания жизни на Марсе, где много базальтовых равнин. «Вулканизм мог создавать условия для микробов, расплавляя лед. Это поможет искать признаки жизни», — объяснила Дюамель.

Соавторы: Кристофер Гамильтон (Университет Исландии) и Снедис Бьернсдоттир (Исландский университет в Рейкьявике).

Так вот. По сюжету, отсутствие воды на Арракисе связано с песчаной форелью, младенческой формой гигантских червей. Эти твари переместили почти всю воду в огромные подземные резервуары. Когда вода соприкасается с их выделениями, происходит взрыв, выбрасывающий смесь на поверхность, где под действием солнца она превращается в "пряность" — главный ресурс планеты. Есть мнение, что это метафора на нефть.

Но у Арракиса есть геологическая проблема. Судя по всему, у него мертвая тектоника. Весь ландшафт — это пустыни и старые, постепенно разрушающиеся горы. Ни намёка на вулканы или землетрясения. Что это значит?

Вариант 1: Тектоника умерла давно.

Если тектоническая активность прекратилась давно, значит, внутренности планеты достаточно остыли. В таком случае, металлическое ядро сильно остыло, конвекция во внешнем жидком ядре прекратилась, а магнитное поле исчезло.

Что такое конвекция? Простой пример. Представим кастрюлю с супом на плите. Нагреваем её, и жидкость поднимается снизу наверх, затем сверху остывает и опускается вниз. И так по кругу. Во внешнем ядре Земли творится то же самое, только из расплавленного железо-никелеевого сплава. Без магнитного же поля солнечный ветер будет выдувать атмосферу Арракиса в космос, молекула за молекулой. Через несколько тысяч лет останется голая, безжизненная планета, где даже гигантские черви не выживут без скафандра.

Вариант 2: Тектоника была, но исчезла вместе с водой.

Этот вариант выглядит интереснее. На Земле вода - это критически важный фактор для тектоники плит:

- Она снижает температуру плавления пород;

- Снижает трение между плитами, помогая им "скользить" друг под друга;

- Участвует в образовании магм в зонах субдукции и в середино-океанических хребтах.

Даже при спрединге (образовании новой океанической коры) циркуляция воды через трещины и гидротермальные системы помогает вулканизму и охлаждению мантии. Если песчаная форель изолирует всю воду под землей — вода перестает участвовать в магматизме, цикл нарушается, кора становится сухой, плотной, тепло хуже уходит из недр.

Если тепло перестаёт эффективно уходить, внешнее ядро может “застыть” и потерять способность к конвекции. Как итог: магнитное поле умирает, солнечный ветер сдувает атмосферу, а геологи, даже фанаты пустынь, не хотят туда в экспедиции. Так что не исключено, что песчаная форель случайно убила тектонику, выключила магнитное поле, и запустила геологическую катастрофу.

Грубо говоря, активный вулканизм Земли это не баг, а фича, которая жизненно необходима для ее существования. У нашей планеты всё ещё работают плиты, извергаются вулканы и в недрах горячая мантия, которая эффективно отводит тепло. Вулканизм участвует в круговороте вещества, обеспечивает движение мантийных масс, и, косвенно, поддерживает магнитное поле, защищающее от солнечного ветра.

Автор - Александр Марфин

Статья написана для паблика Кэтсаенс. А ещё у нас есть телега для тех, кому удобнее там

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!