För två år sedan besökte ett team av forskare Costa Ricas subduktionszon, där havsbotten sjunker under kontinenten och vulkaner tornar upp sig över ytan. De ville ta reda på om mikrober kan påverka cykeln av kol som rör sig från jordens yta in i det djupa inre. Enligt deras nya studie i Natur , svaret är jakande – ja de kan.

Denna banbrytande studie visar att mikrober konsumerar och - avgörande - hjälper till att fånga en liten mängd sjunkande kol i denna zon. Detta fynd har viktiga konsekvenser för att förstå jordens grundläggande processer och för att avslöja hur naturen potentiellt kan hjälpa till att mildra klimatförändringarna.

Vid en subduktionszon finns kommunikation mellan jordens yta och inre. Två plattor kolliderar och den tätare plattan sjunker, transporterar material från ytan till jordens inre. Att visa att mikroberna på den närmaste ytan spelar en grundläggande roll i hur kol och andra element låses in i skorpan ger en djupgående ny förståelse av jordens processer och hjälper forskare att modellera hur jordens inre kan utvecklas över tid.

Medförfattare, Professor Chris Ballentine, Chef för institutionen för geovetenskaper vid University of Oxford, sa:'Vad vi har visat i den här studien är att i områden som är kritiskt viktiga för att återföra kemikalier till planeten - dessa stora subduktionszoner - binder livet kol. På geologiska tidsskalor kan livet kontrollera kemikalierna vid ytan och lagra element som kol i skorpan.

Detta är det första beviset på att underjordiskt liv spelar en roll för att avlägsna kol från subduktionszoner. Det är väl etablerat att mikrober kan ta kol löst i vatten och omvandla det till ett mineral i stenarna. Denna studie visar att processen sker i stor skala över en subduktionszon. Det är en naturlig CO2-bindningsprocess som kan kontrollera tillgängligheten av kol på jordens yta.

Huvud författare, Dr Peter Barry, som utförde forskningen vid institutionen för geovetenskaper, Oxford universitet, sa:'Vi fann att en betydande mängd kol fångas i icke-vulkaniska områden istället för att fly genom vulkaner eller sjunka in i jordens inre.

"Fram till denna punkt hade forskare antagit att livet spelar liten eller ingen roll i huruvida detta oceaniska kol transporteras hela vägen in i manteln, men vi fann att liv och kemiska processer samverkar för att vara portvakterna för kolleverans till manteln.'

Under den 12 dagar långa expeditionen, den 25-manna gruppen av tvärvetenskapliga forskare samlade in vattenprover från termiska källor i hela Costa Rica. Forskare har länge förutspått att dessa termiska vatten spottar ut gamla kolmolekyler, subtraherat miljoner år tidigare. Genom att jämföra de relativa mängderna av två olika typer av kol – kallade isotoper – visade forskarna att förutsägelserna var sanna och att tidigare okända processer var igång i skorpan ovanför subduktionszonen, agerar för att fånga in stora mängder kol.

Efter deras analyser, forskarna uppskattade att cirka 94 procent av det kolet omvandlas till kalcitmineraler och mikrobiell biomassa.

Senior författare, Karen Lloyd, Docent i mikrobiologi vid University of Tennessee, Knoxville, sa:'Dessa mikrober bokstavligen binder kol. Forskare arbetar aktivt med kolbindning för att mildra klimatförändringar och avskiljning och lagring av kol som ett sätt att begrava växthusgaser under långa tidsperioder. Vår studie är ett riktigt bra exempel på var detta händer naturligt, och det var tidigare okänt. Den här studien visar att detta händer på ett stort, reservoarskala.'

Maarten de Moor, medförfattare och professor vid National University of Costa Ricas Observatory of Volcanology and Seismology, sa:"Det är fantastiskt att tänka på att små mikrober potentiellt kan påverka geologiska processer på liknande skalor som dessa kraftfulla och visuellt imponerande vulkaner, som är direkta ledningar till jordens inre. De processer som vi har identifierat i denna studie är mindre uppenbara, men de är viktiga eftersom de verkar över enorma rumsliga områden i jämförelse med vulkaner.'

Forskarna planerar nu att undersöka andra subduktionszoner för att se om denna trend är utbredd. Om dessa biologiska och geokemiska processer sker över hela världen, de skulle översättas till att 19 procent mindre kol kommer in i den djupa manteln än vad som tidigare uppskattats.

Medförfattare Donato Giovannelli, Biträdande professor vid University of Neapel Federico II och anknuten forskare vid CNR-IRBIM och Rutgers University, sa:"Det finns sannolikt ännu fler sätt som biologi har haft en överdriven inverkan på geologi, vi har bara inte upptäckt dem ännu.'

Dr Peter Barry, nu en Associate Scientist vid Woods Hole Oceanographic Institution, tillade:'Vi har människor från tre olika områden som arbetar tillsammans och bara med ett sådant tvärvetenskapligt förhållningssätt kan man göra sådana genombrott. Går vidare, this will change how people look at these systems. For me that is thrilling.'