Twee jaar geleden bezocht een team van wetenschappers de subductiezone van Costa Rica, waar de oceaanbodem onder het continent wegzakt en vulkanen boven het oppervlak uittorenen. Ze wilden weten of microben de koolstofcyclus kunnen beïnvloeden die van het aardoppervlak naar het diepe binnenste gaat. Volgens hun nieuwe studie in Natuur , het antwoord is bevestigend - ja dat kunnen ze.

Deze baanbrekende studie toont aan dat microben consumeren en - cruciaal - helpen een kleine hoeveelheid zinkende koolstof in deze zone vast te houden. Deze bevinding heeft belangrijke implicaties voor het begrijpen van de fundamentele processen van de aarde en voor het onthullen hoe de natuur mogelijk kan helpen de klimaatverandering te verminderen.

In een subductiezone is er communicatie tussen het aardoppervlak en het binnenste. Twee platen botsen en de dichtere plaat zinkt, het transporteren van materiaal van het oppervlak naar het binnenste van de aarde. Door aan te tonen dat de microben aan het nabije oppervlak een fundamentele rol spelen in de manier waarop koolstof en andere elementen in de korst worden opgesloten, krijgen onderzoekers een diepgaand nieuw begrip van aardse processen en kunnen onderzoekers modelleren hoe het binnenste van de aarde zich in de loop van de tijd kan ontwikkelen.

co-auteur, Professor Chris Ballentine, Hoofd van de afdeling Aardwetenschappen aan de Universiteit van Oxford, zei:'Wat we in deze studie hebben aangetoond, is dat in gebieden die van cruciaal belang zijn voor het terugbrengen van chemicaliën naar de planeet - deze grote subductiezones - het leven koolstof vasthoudt. Op geologische tijdschalen zou het leven de chemicaliën aan de oppervlakte kunnen beheersen en elementen zoals koolstof in de korst kunnen opslaan.'

Dit is het eerste bewijs dat ondergronds leven een rol speelt bij het verwijderen van koolstof uit subductiezones. Het is algemeen bekend dat microben in staat zijn om koolstof opgelost in water op te nemen en om te zetten in een mineraal in de rotsen. Deze studie toont aan dat het proces op grote schaal plaatsvindt in een subductiezone. Het is een natuurlijk CO2-opslagproces dat de beschikbaarheid van koolstof op het aardoppervlak kan beheersen.

Hoofdauteur, Dr. Peter Barry, die het onderzoek uitvoerde bij de afdeling Aardwetenschappen, Oxford universiteit, zei:'We ontdekten dat een aanzienlijke hoeveelheid koolstof wordt vastgehouden in niet-vulkanische gebieden in plaats van te ontsnappen door vulkanen of weg te zinken in het binnenste van de aarde.

'Tot nu toe hadden wetenschappers aangenomen dat het leven weinig tot geen rol speelt bij het al dan niet transporteren van deze oceanische koolstof tot in de mantel, maar we ontdekten dat leven en chemische processen samenwerken om de poortwachters te zijn van de koolstofafgifte aan de mantel.'

Tijdens de 12-daagse expeditie, de 25-koppige groep multidisciplinaire wetenschappers verzamelde watermonsters uit thermale bronnen in heel Costa Rica. Wetenschappers hebben lang voorspeld dat deze thermale wateren oude koolstofmoleculen uitspugen, miljoenen jaren geleden ondergedompeld. Door de relatieve hoeveelheden van twee verschillende soorten koolstof te vergelijken, isotopen genaamd, toonden de wetenschappers aan dat de voorspellingen waar waren en dat voorheen niet-herkende processen aan het werk waren in de korst boven de subductiezone, handelen om grote hoeveelheden koolstof op te vangen.

Na hun analyses, de wetenschappers schatten dat ongeveer 94 procent van die koolstof wordt omgezet in calcietmineralen en microbiële biomassa.

senior auteur, Karen Lloyd, Universitair hoofddocent microbiologie aan de Universiteit van Tennessee, Knoxville, zei:'Deze microben sekwestreren letterlijk koolstof. Wetenschappers werken actief aan koolstofvastlegging om klimaatverandering te verminderen en koolstofafvang en -opslag als een middel om broeikasgassen gedurende lange tijdsperioden te begraven. Onze studie is een heel goed voorbeeld van waar dit van nature gebeurt, en het was voorheen niet herkend. Dit onderzoek laat zien dat dit gebeurt op een grote, reservoirschaal.'

Maarten de Moor, co-auteur en professor aan de National University of Costa Rica's Observatory of Volcanology and Seismology, zei:'Het is verbazingwekkend om te bedenken dat kleine microben potentieel geologische processen op vergelijkbare schaal kunnen beïnvloeden als deze krachtige en visueel indrukwekkende vulkanen, die directe leidingen zijn naar het binnenste van de aarde. De processen die we in dit onderzoek hebben geïdentificeerd zijn minder voor de hand liggend, maar ze zijn belangrijk omdat ze in vergelijking met vulkanen over enorme ruimtelijke gebieden opereren.'

De onderzoekers zijn nu van plan om andere subductiezones te onderzoeken om te zien of deze trend wijdverbreid is. Als deze biologische en geochemische processen wereldwijd plaatsvinden, ze zouden zich vertalen in 19 procent minder koolstof die de diepe mantel binnendringt dan eerder werd geschat.

Co-auteur Donato Giovannelli, Universitair docent aan de Universiteit van Napels Federico II en gelieerd wetenschapper aan de CNR-IRBIM en Rutgers University, zei:'Er zijn waarschijnlijk nog meer manieren waarop biologie een buitensporige invloed heeft gehad op de geologie, we hebben ze alleen nog niet ontdekt.'

Dr. Peter Barry, nu een Associate Scientist bij Woods Hole Oceanographic Institution, toegevoegd:'We hebben mensen uit drie verschillende vakgebieden die samenwerken en alleen met zo'n interdisciplinaire aanpak kun je zulke doorbraken maken. Vooruit gaan, this will change how people look at these systems. For me that is thrilling.'