Fakta om projektet
Projektledare
Henrik Drake
Finansiär
Vetenskapsrådet, Stora utlysningen 2017, Etableringsbidrag
Tidsplan
1 jan 2018-31 dec 2021
Ämne
(Institutionen för biologi och miljö, Fakulteten för hälso- och livsvetenskap)
Mer om projektet
Kunskaperna om livsformer och biogena processer i den djupa berggrundens biosfär är minst sagt starkt begränsade jämfört med i den relativt lättåtkomliga biosfären i marina sediment. De senaste decenniernas forskning har dock visat att livet i den djupa biosfären spelar en stor roll för jordens närings- och energiflöden och att det trots brist på födoämnen finns stora mängder mikroorganismer flera kilometer under markytan. Detta bekräftas av observationer av nu levande arter i vattenfyllda sprickor på stort djup, men även av mikrobspecifika isotopsignaturer i mineral som fällts ut i sprickorna under långa tidsperioder.
Med hjälp av just mikrobspecifika isotopsignaturer har man nyligen kunnat belägga att mikrobiell metankonsumtion (oxidation) och relaterad sulfatreduktion existerar på stort djup i berggrunden, vilket är av stor betydelse. Mikrobiell syrefri metanoxidation begränsar nämligen flödet av växthusgasen metan till atmosfären och är en process som beskrivits utförligt från andra miljöer, till exempel marina sediment. De första detaljerade observationerna från djupa berggrunden indikerar flera likheter med kända metanoxidation-relaterade kännetecken från marina sediment, exempelvis förekomst av specifika biomarkörer och utfällning av karbonat med typisk urlakning av isotopen 13C i förhållande till 12C.
I det här projektet kommer den tidigare okända metansänkan att studeras ingående i den globalt utbredda djupa berggrundsmiljön, med övergripande mål att belägga processens uppkomst, utbredning och kontinuitet. Utöver insamling av en stor mängd data om själva gasen kommer sekundärjon-masspektrometri (SIMS) att användas och innebär mätning av isotopsammansättningen i mineral i mycket liten skala, vilket visat sig vara nödvändigt för att upptäcka begränsade perioder av metanoxidation. Eftersom mikrobiell metanoxidation och sulfatreduktion ger upphov till specifika isotopsignaturer finns möjlighet att kartlägga dessa processer över långa tidsrymder, genom att i detalj analysera det unika arkiv som zonerade mineralkristaller i djupa sprickor utgör.
Den senaste tekniken för radiometriska mineraldateringar gör det möjligt att visa när de mikrobiella processerna varit aktiva. Studierna bedrivs både vid Äspölaboratoriet, som är världens största öppna infrastruktur för forskning om processer i den djupa berggrunden, och i djupa gasförande borrhål i Sverige, Finland och Grönland, vilket ger unik tillgång till den djupa biosfären. Några av de mer konkreta frågor som kommer ställas är:
- Är metanoxidation vanligt förekommande i berggrunden och vilka hydrokemiska förhållanden, djup och närings-/metankällor är processen relaterad till?
- Har processen pågått under långa tidsperioder i jordens historia?
- Varför skiljer sig isotopsammansättningen vida från andra miljöer?
Genom att länka samman mikrobiologi med geokemi och geologi skapas en detaljerad och bred kunskapsbas om pågående och uråldriga mikrobiella processer i den djupa biosfären. Särskilt fokus ligger på att förstå var och hur processen uppstår.
Projektet är relaterat till projektet Naturlig produktion och konsumtion av växthusgasen metan i berggrunden.