Глубоко под центральной Швецией в трещинах древних горных пород сохранилась своеобразная летопись жизни, охватывающая сотни миллионов лет. Исследователи проследили несколько периодов активности микроорганизмов, производивших метан, и обнаружили признаки древнего метаногенеза на глубине до 1907 метров. Запись пережила образование гор, погружение пород, последующий подъём к поверхности и постепенную эрозию Скандинавских Каледонид.
Материал для исследования дала научная скважина COSC-2 в центральной Швеции. Бурение прошло через 2276 метров осадочных и кристаллических пород, включая древний докембрийский фундамент. Проект первоначально создавали для изучения процессов горообразования, однако многочисленные трещины с подземными водами превратили скважину в редкую возможность заглянуть в глубокую континентальную биосферу.
Учёные не нашли клетки возрастом в сотни миллионов лет. Следы прежней жизни сохранились в кальците, который постепенно заполнял трещины в породах. Микроорганизмы во время метаногенеза перерабатывают углерод избирательно, поэтому образующиеся соединения получают характерное соотношение изотопов углерода. В некоторых образцах кальцита доля тяжёлого углерода-13 оказалась необычно высокой, что исследователи связали с микробным образованием метана.
Изотопная картина встречалась на разных уровнях скважины, вплоть до 1907 метров. Для определения возраста кальцита команда использовала уран-свинцовое датирование. Анализ выявил несколько отдельных периодов образования карбонатов примерно 186, 124, 109, 100 и 59 млн лет назад, а самый молодой уверенно датированный эпизод произошёл около 1,8 млн лет назад. Один более древний образец дал возраст около 378 млн лет, однако авторы считают такую оценку менее надёжной.
Результаты показывают не непрерывную жизнь одной микробной экосистемы на протяжении сотен миллионов лет, а повторяющиеся периоды благоприятных условий. Вода поступала в трещины, химический состав среды менялся, микроорганизмы заселяли доступные участки и запускали метаногенез. Позднее минеральные отложения запечатывали химические следы активности внутри кальцита.
Дополнительную информацию о геологической истории пород дали так называемые слипшиеся изотопы в карбонатах, позволяющие оценивать температуру образования минерала. Расчёты показали постепенное снижение температуры примерно с 70 до 43 °C. Авторы связывают изменение с медленным подъёмом и разрушением Каледонского горного массива, в результате которого прежде глубоко погребённые породы постепенно приближались к поверхности.
Каледониды начали формироваться сотни миллионов лет назад при столкновении древних континентов Балтика и Лаврентия. Последующее растяжение земной коры и длительная эрозия сняли огромную толщу вышележащих пород. Глубокая биосфера при подобных перестройках получила постоянно меняющиеся условия, включая новые пути движения воды, изменения температуры и доступности химических источников энергии.
Современная жизнь в той же системе трещин уже подтверждалась прямыми методами. В 2024 году исследователи изучили микроорганизмы в подземной воде на глубине 975 метров в COSC-2. Сообщество оказалось приспособлено к крайне бедной энергией среде, а значительную долю составляли бактерии, способные существовать без солнечного света за счёт химических реакций с веществами внутри горных пород.
Новая работа значительно расширяет временной масштаб наблюдений. Современные образцы показывают, кто живёт глубоко под землёй сейчас, а минералы позволяют восстанавливать отдельные эпизоды активности в далёком прошлом. Совместная картина указывает на способность глубокой биосферы возвращаться к активности после крупных геологических изменений и сохраняться в средах, почти полностью изолированных от поверхности.
Авторы считают результаты важными и для поиска жизни за пределами Земли. Поверхность планеты может становиться холодной, сухой или подвергаться сильному излучению, тогда как трещины глубоко в породах способны дольше сохранять жидкую воду и химические источники энергии. Минеральные отложения одновременно могут запечатать изотопные признаки микробного обмена веществ на геологических временных масштабах, превращая подземные породы в архив давно исчезнувших экосистем.