Na een aantal kleine aardbevingen die in 2021 het vulkanische veld van Yellowstone teisterden, werden er verrassende ecologische veranderingen waargenomen in ondergrondse microbiele gemeenschappen. Deze ontdekking is gedaan door professor Eric Boyd van de afdeling Microbiologie en Celbiologie aan de Montana State University, samen met zijn collega’s, en de bevindingen zijn gepubliceerd in een recent onderzoek.
Ondergrondse microbiele gemeenschappen worden aangedreven door chemische energie die wordt verzameld uit de interacties tussen rotsen en water onder het aardoppervlak, waar zonlicht nooit doordringt. In tegenstelling tot fotosynthese, zijn deze levensvormen afhankelijk van chemische reacties die plaatsvinden wanneer water door gebroken rotsen beweegt. Deze chemie biedt de energie die ondergrondse levensvormen ondersteunt.
Aardbevingen kunnen nieuwe rotsen blootstellen, ingesloten vloeistoffen vrijgeven en de waterstroom veranderen. Dit creëert nieuwe reacties en verandert het ‘chemische menu’ voor ondergrondse microben. Elke van deze invloeden kan leiden tot nieuwe chemische reacties, wat op zijn beurt de beschikbare energiebronnen voor microbiele gemeenschappen verandert.
De auteurs van het onderzoek verzamelden vijf vloeistofmonsters uit een boring op een diepte van bijna 100 meter aan de westkust van Yellowstone Lake vier jaar geleden. Dit gaf hen een zeldzame blik op hoe de omstandigheden zowel onmiddellijk als in de maanden daarna veranderden.
Analyse van de monsters die uit het veld zijn verzameld, wees op een aanzienlijke stijging van waterstofniveaus, sulfide (chemische verbindingen die zwavel in de laagste oxidatietoestand bevatten) en oplosbaar organisch koolstof na de aardbevingen. Deze verbindingen dienen als belangrijke energiebronnen voor vele organismen onder de grond.
Veranderingen in de geochemische samenstelling van het water gingen gepaard met een stijging van planktoncellen. Bovendien varieerden de microbiele populaties in de loop van de tijd, in tegenstelling tot de relatief stabiele ondergrondse gemeenschappen die bekend staan als de bewoners van aquiferen opgeslagen in continentale moederrotsen. Daarom wijst deze combinatie van chemische en biologische veranderingen erop dat het aardbevingen-sequentie tijdelijk de middelen voor ondergrondse microbiele levensvormen heeft vergroot.
Volgens de auteurs van het onderzoek kan kinetische energie van aardbevingen de geochemische en microbiele samenstellingen van aquifer vloeistoffen veranderen. De algemene mechanica die betrokken is bij de boring in Yellowstone kan zich manifesteren in verschillende actieve seismische ondergrondse ecosystemen.
Veel gebieden over de hele wereld ervaren regelmatige seismische activiteit die op vergelijkbare wijze de ondergrondse energievoorziening kan hervormen. Als dit mechanisme wijdverspreid is, kan het helpen verklaren hoe microbiele levensvormen kunnen overleven in diepe, afgelegen omgevingen. Bovendien kunnen de bevindingen van het onderzoek in Yellowstone ook implicaties hebben voor de microbiele verblijfsduur op rotsachtige planeten zoals Mars.
