Banbrytande forskning har avslöjat erosionen av forntida sediment som hittats djupt under Antarktis is kan vara en viktig och tidigare okänd källa till näringsämnen och energi för ett rikligt mikrobiellt liv.

Studien, leds av University of Bristol och publiceras idag i Kommunikation Jord &Miljö , kastar nytt ljus över de många föreningar som stödjer olika mikrober som ingår i ett enormt subglacialt ekosystem.

Huvudförfattare Dr Beatriz Gill Olivas, en doktorsexamen vid University of Bristol, sa:"Även om studien fokuserade på prover erhållna från en enda subglacial sjö, resultaten kan få mycket bredare konsekvenser. Subglacial Lake Whillans är en del av ett stort sammankopplat hydrologiskt system, så erosion som äger rum uppströms kan representera en potentiell källa till biologiskt viktiga föreningar till denna och andra sjöar i systemet som kan hysa blomstrande samhällen av mikrobiellt liv."

Det internationella forskarteamet replikerade erosionsprocesser i inlandsisar genom att krossa sediment utvunna från Lake Whillans, en subglacial sjö i Antarktis, spänner över 60 km ² , cirka 800 meter under isytan, sedan blöta dessa sediment och hålla dem vid 0 grader Celsius utan syre, för att uppskatta subglaciala förhållanden.

Fynden visade en enda krosshändelse ner till ett djup av 10 cm, följt av en inkubationstid på 41 dagar, av samma sediment har potentialen att tillhandahålla upp till en fjärdedel (24 procent) av den uppskattade metan som krävs av metanotrofer, små mikrober som är beroende av metan som källa till kol och energi, närvarande i dessa miljöer. Betydande koncentrationer av väte och koldioxid producerades också under krossning och inkubation. Dessa gaser kan potentiellt användas av metanalstrande mikrober, kallas metanogener, att producera tillräckligt med metan som skulle hjälpa till att förklara dess vitt varierande nivåer i Lake Whillans.

Ett annat tidigare oidentifierat fynd var detektion av mätbara koncentrationer av ammonium i vatten efter inkubation med krossade sediment. Detta är av särskild betydelse för Lake Whillans, där det finns ett överflöd av mikrobiella taxa som har potential att härleda energi från ammoniumoxidation, en process som kallas nitrifikation. Studien visade en enda högenergikrossningshändelse, följt av samma inkubationstid, har potential att producera mer än det årliga ammoniumbehovet (120 procent) i sjön.

"Vår tidigare förståelse tyder på att strukturen och funktionen hos subglaciala ekosystem beror på närvaron av redoxarter och redoxgradienter i flytande vatten. Denna studie visar att erosionsprocessen potentiellt kan dela vatten på nyslipade mineralytor och producera väte (en reducerande slutdel). arter) och väteperoxid (en starkt oxiderande förening), skapa en redoxgradient och tillhandahålla en tidigare okänd energikälla till mikrobiella ekosystem, Dr Gill Olivas förklarade.

"Endast två tidigare studier har tittat på den potentiella påverkan av erosion på subglacial energi och näringskällor, vilket innebar att krossa i stort sett oväderade bergprover. Detta är den första studien som använder mycket väderbeständiga, gamla marina sediment, men koncentrationerna av gaser som uppmäts överensstämde i stort sett med tidigare resultat."

Dr Gill Olivas tillade:"Även om dessa experiment inte speglar den verkliga omfattningen av erosion under glaciärer, de antyder potentialen för att krossning av sediment kan ge viktiga näringskällor till subglaciala ekosystem. Ytterligare studier behövs nu för att identifiera hela spektrumet av reaktioner som är direkt resultat av erosionsprocesser och hur de kan variera med skillnader i det underliggande sedimentet."