A poche miglia a sud di Lovell, nel Wyoming, vicino al confine con il Montana, la ferrovia nord di Burlington inizia una graduale scalata da pascoli e boschi di pioppi. La pista sale in una gola color miele scavata nella pietra calcarea di Madison, una formazione già antica quando i dinosauri vagavano per le spiagge del Wyoming, quindi passa sopra una camera sotterranea, 30 piedi più in basso, conosciuta come Lower Kane Cave. L'ingresso della caverna è quasi invisibile, una fenditura quasi sepolta dalle macerie accatastate del terrapieno della ferrovia.
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Inciampando lungo questo pendio che torce la caviglia dietro una squadra di scienziati, ho agitato i piedi prima attraverso la crepa da 30 pollici. Piegato in due e frugando nell'oscurità, mi trascinai in un torrente in rapido movimento e mi trascinai a carponi prima di trovare spazio sufficiente per stare in piedi sulla sponda del fango. I miei occhi presto si adattarono al fioco bagliore del mio proiettore, ma la mia pelle rimase appiccicosa; a differenza della maggior parte delle grotte a questa latitudine che rimangono piacevolmente fresche tutto l'anno, la temperatura in Lower Kane si alza a 75 gradi a disagio. Un odore acre e marcio mi è rimasto in gola.
Lower Kane non ha colonne scintillanti o "drappeggi" calcarei di luoghi turistici sotterranei come le Carlsbad Caverns del New Mexico o il MammothCave del Kentucky. Poco più grande di una tipica stazione della metropolitana di New York City, Lower Kane non ha nemmeno la più umile stalattite. Eppure questa grotta poco appariscente si sta rivelando una miniera d'oro scientifica, attirando nelle sue umide profondità un gruppo energico di ricercatori, guidato da Annette Summers Engel dell'Università del Texas. Indossando maschere di sicurezza per proteggersi dai gas tossici che sgorgano da tre pozze alimentate a molla, il team sta perseguendo l'ultimo capitolo in uno sforzo di 30 anni per comprendere la rara ed esotica forma di grotta che Kane rappresenta; solo una dozzina di queste cosiddette caverne di solfuro attive sono state trovate in tutto il mondo. Quando fu proposta per la prima volta nei primi anni '70, la teoria delle loro origini era così controversa che la comunità scientifica impiegò quasi due decenni per accettarla. Alla fine, l'insolita geochimica di queste grotte ha ribaltato il pensiero convenzionale su come si fossero formate.
Ancora più significativo, la scoperta della "vita oscura" - colonie viventi di microbi che prosperano in questi mondi inferi intrisi di acido e neri come la pece - ha smentito a lungo la convinzione che le grotte siano per lo più luoghi sterili e sterili. Gli scienziati stanno cacciando in queste profondità un tempo nascoste per i microbi che potrebbero portare a nuovi trattamenti contro il cancro. E la ricerca sulle caverne sta anche influenzando il pensiero degli scienziati sulle origini della vita sulla terra e sulla sua possibile esistenza su altri mondi. "Una grotta è un ambiente così diverso, è quasi come andare su un altro pianeta", afferma il geomicrobiologo del New Mexico Tech Penny Boston. “In un certo senso, è un altro pianeta, la parte del nostro pianeta che non abbiamo ancora esplorato. Proprio come gli oceani profondi sono diventati accessibili alla scienza solo negli ultimi decenni, ora stiamo scoprendo quel tipo di sforzo pionieristico in corso nelle grotte. "(Un'esplorazione televisiva della ricerca sulle caverne, " Mysterious Life of Caves ", va in onda su PBS NOVA 1 ottobre)
Alla fine degli anni '60, uno studente laureato alla Stanford University alla ricerca di un argomento stimolante per la sua tesi di dottorato divenne il primo scienziato a penetrare attraverso la crepa nell'argine ferroviario del Wyoming. La curiosità di Stephen Egemeier è stata immediatamente suscitata dalle temperature insolitamente calde di Lower Kane e dagli odori sgradevoli. Ancora più strani erano i mucchi enormi e fangosi di un minerale bianco friabile che si trovano raramente nelle caverne. Questo era il gesso, o solfato di calcio, l'ingrediente principale di Sheetrock o muro a secco, il materiale familiare dalla costruzione di case. Quando Egemeier scoprì che le sorgenti del Lower Kane non erano solo calde ma gorgogliavano gas idrogeno solforato (noto per il suo odore di rottenegg), teorizzò che l'idrogeno solforato stava attivamente lavorando per scolpire Lower Kane. Qualunque fosse la fonte sotterranea da cui alla fine proveniva il gas potenzialmente tossico, che si tratti dei serbatoi vulcanici di Yellowstone a ovest o dei giacimenti petroliferi del Bighorn a sud, stava gorgogliando fuori dall'acqua di sorgente e nella grotta. Naturalmente instabile, stava reagendo con l'ossigeno nell'acqua per formare acido solforico. L'acido stava mangiando via alle pareti della caverna e producendo gesso come sottoprodotto.
La ricerca pioneristica di Egemeier non fu mai ampiamente pubblicata e attirò poca attenzione negli anni '70. Ma mentre languiva, un altro gruppo di scienziati stava lottando con alcuni enigmi della caverna altrettanto sconcertanti. Questa volta, la caccia al detective scientifico si dispiegò lontano dagli aspri canyon del Wyoming nelle profondità ben calpestate di un'importante destinazione turistica, Carlsbad Caverns.
La prima storia di Carlsbad è essenzialmente la storia di un singolo individuo, Jim White. Da adolescente negli anni 1890, White vagava vicino al suo accampamento nelle montagne di Guadalupe nel New Mexico sudorientale quando vide una strana nuvola scura che turbinava dal pavimento del deserto. "Ho pensato che fosse un vulcano", ha detto in seguito, "ma poi non avevo mai visto un vulcano." Tracciando la nuvola alla sua origine alla foce di una gigantesca caverna, White rimase trafitto dallo spettacolo di milioni di pipistrelli che versavano nel loro esodo notturno di caccia. Così iniziò la sua ossessione per tutta la vita con Carlsbad Caverns, che generalmente esplorava da solo, con solo il debole tremolio di una lampada a cherosene che lo guidava. Le storie di White su un vasto labirinto sotterraneo lo trasformarono in una specie di zimbello locale fino a quando non persuase un fotografo ad accompagnarlo nella caverna nel 1915. Nei mesi seguenti, White avrebbe calato i visitatori in un secchio di ferro su un argano traballante nell'oscurità 170 piedi sotto. Oggi, naturalmente, la sua ossessione solitaria è diventata un parco nazionale che attira mezzo milione di visitatori all'anno.
Ma forse l'aspetto più sorprendente della storia di Carlsbad è che fino agli anni '70, quando i visitatori estivi giornalieri contavano migliaia, la mineralogia delle caverne e le sue molte caratteristiche enigmatiche erano state appena studiate. La speleologia, o lo studio delle grotte, era a malapena una scienza rispettabile, e secondo l'esperta di caverne Carol Hill, i geologi tradizionali tendevano a liquidare come "speleggianti speleologi" coloro che erano attratti dall'argomento.
Poi, un giorno, nell'ottobre 1971, Hill e altri tre giovani studenti laureati in geologia salirono una ripida scala in una delle camere remote di Carlsbad. Mentre si arrampicavano per la Mystery Room, chiamata per lo strano rumore prodotto dal vento lì, furono sconcertati da chiazze di argilla bluastra ai loro piedi e croste friabili simili a fiocchi di mais alle pareti. Odder rappresentava ancora i massicci blocchi di un minerale bianco morbido altrove nella caverna. Tali blocchi non avrebbero dovuto essere lì affatto.
Per prima cosa, questo minerale, il gesso, si dissolve rapidamente in acqua. E la spiegazione convenzionale di come si formano le grotte comporta l'azione dell'acqua, in gran parte, che percorre il calcare per milioni di anni. La chimica è semplice: quando la pioggia cade nell'atmosfera e penetra nel terreno, raccoglie l'anidride carbonica e forma una soluzione acida debole, l'acido carbonico. Quest'acqua sotterranea leggermente corrosiva allontana il calcare e, nel corso di eoni, attacca una grotta.
Secondo questa teoria universalmente accettata, tutte le grotte calcaree dovrebbero consistere in corridoi lunghi e stretti. Tuttavia, come sa chiunque abbia attraversato l'attrazione principale di Carlsbad, la Sala Grande, lo sa, è una gigantesca sala simile a una cattedrale che si estende sull'equivalente di sei campi da calcio. Se un grande fiume sotterraneo avesse scavato questa immensa caverna, avrebbe dovuto eroso o spazzare via tutto ciò che incontrava, compreso il gesso. Eppure giganteschi cumuli bianchi di materiale fino a 15 piedi di spessore giacciono sul pavimento della Sala Grande, uno dei più grandi spazi di caverne del mondo.
Perplesso, Hill fu costretto a concludere che un metodo drasticamente diverso di formazione delle caverne doveva essere stato al lavoro nelle montagne di Guadalupe. Presto si avvicinò a una teoria simile a quella di Egemeier: che l'idrogeno solforato emesso dai vicini giacimenti di petrolio e gas si era alzato attraverso le montagne e aveva reagito con l'ossigeno nelle acque sotterranee per produrre acido solforico, che aveva poi distrutto le caverne per milioni di anni .
La sua teoria sul solfuro di idrogeno ha suscitato un intenso scetticismo tra i geologi, che hanno cercato prove che Carlsbad, in quanto "morto" o non forma più una caverna, non poteva fornire. Per confermare la teoria di Hill, gli scienziati dovevano indagare su un sito in cui l'acido solforico stava ancora mangiando via nella grotta, come lo era a Lower Kane. Ma nel corso degli anni la piccola grotta sotto la ferrovia era stata più o meno dimenticata.
Nel 1987 apparve finalmente il meticoloso studio di Hill sui Guadalupes, in coincidenza con la pubblicazione dell'opera di Stephen Egemeier dopo la sua morte nel 1985. Questi studi, insieme alle nuove scoperte di una manciata di altre caverne di solfuro attive in tutto il mondo, si dimostrarono al di là di ogni dubbio che in alcune regioni le grotte erano formate da acido solforico. Ma ora sorgeva una domanda più allettante: come poteva la vita prosperare all'interno di caverne buie e piene di gas tossico?
Uno dei miei momenti più spaventosi in visita a Lower Kane è stato quando ho puntato il raggio della torcia su una delle tre piscine della grotta. Appena sotto la superficie dell'acqua si estendeva un folle modello di stuoie filose e viscose in sorprendenti sfumature di blu-nero, vermiglio e sgargiante arancione Day-Glo, come se qualche artista pop degli anni '60 avesse lanciato la vernice in ogni direzione. In alcuni punti, i motivi aranciati chiazzati e chiazzati mi hanno ricordato le immagini della NASA della sterile superficie di Marte. In altri, sembrava che qualcuno avesse scaricato la salsa per spaghetti nell'acqua. E fluttuando nell'acqua direttamente su ogni sorgente, filamenti bianchi di ragno, come delicate ragnatele, eseguivano una danza spettrale sott'acqua nelle correnti che ribollivano dal basso.
I colori psichedelici appartenevano tutti a tappeti batterici, pellicole gelatinose di composti di carbonio generati da microbi invisibili. Questi vivaci sottoprodotti dell'attività batterica possono essere visti raggrupparsi attorno alle sorgenti calde di Yellowstone e altrove, sebbene in superficie possano essere sopraffatti dalla competizione di alghe e altri organismi. Ma cosa ci facevano qui nel Lower Kane, prosperando così abbondantemente in un luogo con gas velenosi e senza luce solare?
Per la maggior parte del 20 ° secolo, gli scienziati hanno creduto che nessun batterio potesse esistere più di qualche metro sotto il terriccio o il fango oceanico; al di sotto di ciò, pensavano gli scienziati, la vita semplicemente svaniva. Poi, nel 1977, arrivò la sorprendente scoperta di bizzarri vermi tubolari e altri animali esotici, tutti rannicchiati intorno a vulcani sommersi così profondi nel Pacifico che la luce del sole non li raggiunge. Questo ecosistema ultraterreno si è scoperto dipendere quasi interamente dall'attività dei batteri amanti dello zolfo, prosperando sulle correnti e sui gas scottanti rilasciati dalle prese d'aria sottomarine. Seguirono presto altrettanto sorprendenti rivelazioni sui microbi in altri luoghi improbabili: furono trovati batteri in nuclei perforati più di un miglio sotto la Virginia, all'interno di rocce dall'inospitale Antartide, e più di sei miglia nel Pacifico nella parte inferiore della Fossa delle Marianne. Alcuni scienziati ora ipotizzano che i batteri del sottosuolo nascosti possano eguagliare la massa di tutto il materiale vivente sopra.
Questa "vita oscura", isolata per miliardi di anni, apre prospettive allettanti per gli scienziati. I microbiologi sperano che i batteri sotterranei possano portare a nuovi antibiotici o agenti antitumorali. Gli specialisti della NASA li stanno indagando nella speranza di identificare le firme che potrebbero riconoscere nei campioni di roccia di Marte o nelle sonde che un giorno potrebbero penetrare nei mari ghiacciati di Europa, una delle lune di Giove.
Ma la sfida per tutti questi cacciatori di insetti sotterranei è l'accesso, che è dove entra in gioco Lower Kane. "Le grotte offrono una perfetta finestra di accesso al mondo normalmente nascosto dell'attività microbica", afferma Diana Northup, investigatrice delle caverne all'Università del New Mexico. “Alcuni ricercatori ipotizzano che la vita si sia evoluta prima sottoterra e si sia spostata in superficie man mano che le condizioni miglioravano. Se questo è vero, allora gli studi sui microbi del sottosuolo possono offrire indizi sulla natura di alcune delle prime forme di vita della Terra. "
Sebbene LowerKaneCave mi avesse dato un ammollo e un livido o due, i miei disagi non erano nulla in confronto alle miglia di contorcersi e spremere necessarie per penetrare in molte altre grotte di solfuri. La sua accessibilità è stata una delle ragioni per cui Lower Kane ha attratto Annette Summers Engel per la prima volta nel 1999 e ogni anno da allora, consentendo a lei e al suo team di geologi, geochimici ed esperti di DNA di trasportare attrezzature scientifiche dentro e fuori con relativa facilità. I loro test iniziali confermarono rapidamente che Stephen Egemeier aveva ragione: l'acido solforico, il risultato dell'idrogeno solforato che reagiva con l'ossigeno, stava effettivamente ancora divorando le pareti della caverna. La domanda più interessante era se i tappeti batterici di Lower Kane si stavano aggiungendo all'attacco acido. Poiché alcuni batteri producono acido solforico come prodotto di scarto, sembrava certamente possibile. Il piano di Summers Engel era di affrontare la questione da diverse angolazioni. Un test del DNA, ad esempio, potrebbe identificare particolari microbi. Altri test potrebbero dire se un microbo si nutriva, diciamo, di zolfo o ferro e se fosse stressato o fiorente.
I risultati preliminari hanno attaccato i ricercatori. "Quando siamo venuti per la prima volta a Lower Kane", afferma Summers Engel, "abbiamo naturalmente supposto che ogni tappetino fosse costituito principalmente da microbi ossidanti dello zolfo. Sembrava buon senso. Ciò che abbiamo trovato, invece, è stata una sorprendente complessità. ”Ogni tappetino, infatti, si è rivelato diverso come un isolato di Manhattan. C'erano molti microbi che mangiavano zolfo, tutti alimentati dai gas che gorgogliavano nelle sorgenti. Ma c'era anche un mix disordinato di altri batteri. Ad esempio, alcuni, ignari dello zolfo, stavano alimentando i rifiuti generati dai loro vicini. Né gli insetti sono stati tutti messi insieme a caso. I batteri che mangiano zolfo, ad esempio, si sono riuniti nella parte superiore del tappeto; come avidi consumatori di ossigeno, avevano bisogno dell'aria sulla superficie della primavera per sopravvivere. I produttori di metano che non avevano bisogno di ossigeno erano concentrati, prevedibilmente, sul fondo del tappeto.
Per scoprire in che modo le stuoie nel loro insieme stavano influenzando la grotta, gli scienziati hanno escogitato un test di elegante semplicità, coinvolgendo due tubi di plastica, ciascuno contenente chip di calcare identici. La bocca di uno era coperta da una maglia di plastica grezza, che permetteva al microbo e all'acqua della sorgente di turbinare all'interno. L'altro era coperto da una membrana che ammetteva l'acqua ma teneva fuori i microbi. Dopo aver immerso entrambe le provette in primavera per diversi mesi, il team ha studiato i chip al microscopio. Il chip esposto sia all'acqua acida che ai microbi era più fortemente bucato e sfregiato rispetto a quello esposto solo all'acqua. Ecco la prova che i microbi produttori di acido stavano accelerando la creazione della grotta. "Non c'è dubbio che i microbi si stanno aggiungendo alla chimica acida che sta dissolvendo il calcare", dice il geochimico dell'Università del Texas Libby Stern, "e che senza i tappeti il Lower Kane probabilmente si formerebbe a un ritmo molto più lento."
Ma un'altra scoperta è stata ancora più allettante: una specie di microbo totalmente nuova, identificata provvisoriamente dal biologo Megan Porter di BrighamYoung University. Il nuovo organismo appare strettamente correlato ai microbi trovati nelle aperture sottomarine nel Pacifico, un probabile punto di origine per l'emergere della vita. "Questa è una scoperta emozionante", afferma Porter, "perché implica che i tipi di metabolismi trovati in LowerKaneCave sono molto antichi." Si adatta anche con prove crescenti che la vita potrebbe essere iniziata in profondità. In paradisi sotterranei come grotte, prese d'aria sottomarine e nel suolo, i microbi primitivi sarebbero stati riparati dalle esplosioni vulcaniche, dai bombardamenti meteorici e dalle intense radiazioni ultraviolette che hanno reso il pianeta così inospitale nei suoi primi anni. In questi antichi rifugi, che gli umani hanno appena capito come penetrare, la vita si è evoluta lontano dalla luce solare, spesso in condizioni estreme di calore e acidità. Le stuoie psichedeliche di Kane ci ricordano quanto debbano essere stati gli antichi pionieri della terra straordinariamente diversi e resistenti.
Ma gli orizzonti della ricerca nelle caverne si estendono ben oltre il nostro pianeta. Molti astronomi e geologi ipotizzano che la luna di Giove, Europa e Marte, porti ogni acqua e condizioni del sottosuolo in modo simile alla nostra. Se i microbi possono sopravvivere in condizioni difficili qui, perché non anche lì? "Il nostro lavoro nelle grotte ha ampliato i limiti noti della vita sul nostro pianeta", afferma Penny Boston. "Ma è anche un'ottima prova generale per lo studio dei siti biologici su altri pianeti e per spingere la nostra immaginazione a collegare i" terrestri interni "della Terra con quelli dello spazio esterno."
