Dwaal door een woestijn, bijna overal ter wereld, en uiteindelijk zul je donkergekleurde rotsen opmerken, vooral daar waar de zon het felst schijnt en het water naar beneden druppelt of dauw zich verzamelt. Op sommige plekken, als je geluk hebt, je zou kunnen struikelen over oude kunst - rotstekeningen - die in de vlek zijn uitgehouwen. Voor jaren, echter, onderzoekers hebben meer begrepen over de rotstekeningen dan over de mysterieuze donkere vlek, steenvernis genoemd, waarin ze zijn getekend.

Vooral, de wetenschap moet nog tot een conclusie komen over waar steenvernis, dat buitengewoon rijk is aan mangaan, komt van.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het California Institute of Technology, het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy en elders denken een antwoord te hebben. Volgens een recent artikel in Proceedings van de National Academy of Sciences , rotsvernis wordt achtergelaten door microbiële gemeenschappen die mangaan gebruiken om zich te verdedigen tegen de straffende woestijnzon.

Het mysterie van steenvernis is oud, zei Usha Lingappa, een afgestudeerde student aan Caltech en de hoofdauteur van de studie. "Charles Darwin schreef erover, Alexander von Humboldt schreef erover, " ze zei, en er is een al lang bestaand debat over de vraag of het een biologische of anorganische oorsprong heeft.

Maar, Lingappa zei, zij en haar collega's wilden niet echt begrijpen waar steenvernis vandaan komt. In plaats daarvan, ze waren geïnteresseerd in hoe microbiële ecosystemen in de woestijn interageren met steenvernis. Om dit te doen, ze gebruikten zoveel technieken als ze konden bedenken:DNA-sequencing, mineralogische analyses, elektronenmicroscopie, en - geholpen door de wetenschapper Samuel Webb van Stanford Synchroton Radiation Lightsource (SSRL), geavanceerde röntgenspectroscopiemethoden die verschillende soorten mangaan en andere elementen in monsters van rotsvernis in kaart konden brengen.

“Door deze verschillende perspectieven te combineren, misschien kunnen we een beeld schetsen van dit ecosysteem en het op nieuwe manieren begrijpen, " zei Lingappa. "Daar zijn we begonnen, en toen stuitten we op deze hypothese" voor de vorming van steenvernis.

Een van de belangrijkste observaties van het team was dat, terwijl mangaan in woestijnstof meestal in deeltjesvorm is, het werd in meer doorlopende lagen in vernis afgezet, een feit onthuld door röntgenspectroscopiemethoden bij SSRL die niet alleen kunnen vertellen uit welke chemische verbindingen een monster bestaat, maar ook hoe ze worden gedistribueerd, op microscopische schaal, door het hele monster.

Diezelfde analyse toonde aan dat de soorten mangaanverbindingen in vernis het resultaat waren van voortdurende chemische cycli, in plaats van millennia lang in de zon te staan. die informatie, gecombineerd met de prevalentie van bacteriën genaamd Chroococcidiopsis die mangaan gebruiken om de oxidatieve effecten van de harde woestijnzon te bestrijden, leidde Lingappa en haar team tot de conclusie dat steenvernis werd achtergelaten door die bacteriën.

Voor zijn deel, Webb zei dat hij altijd van een mangaanproject geniet - "Ik ben al een tijdje mangafiel" - en dat dit project op het perfecte moment kwam, gegeven vooruitgang in röntgenspectroscopie bij SSRL. Door verbeteringen in de grootte van de röntgenstraal konden de onderzoekers een fijner beeld krijgen van steenvernis, hij zei, en andere verbeteringen zorgden ervoor dat ze hun monsters goed konden bekijken zonder het risico te lopen ze te beschadigen. "We zijn altijd aan het knutselen en finetunen van dingen, en ik denk dat het het juiste moment was voor een project dat misschien 5 of 10 jaar geleden niet echt haalbaar zou zijn geweest."