A alguns quilômetros ao sul de Lovell, Wyoming, perto da fronteira de Montana, a ferrovia Burlington Northern começa a subir gradualmente de pastos e bosques de choupos. A trilha se eleva em um desfiladeiro cor de mel atravessando o calcário de Madison, uma formação já antiga na época em que os dinossauros percorriam as praias de Wyoming e passavam por cima de uma câmara subterrânea, a 10 metros abaixo, conhecida como Lower Kane Cave. A entrada da caverna é quase invisível, uma rachadura quase enterrada pelos escombros do aterro ferroviário.
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Tropeçando por essa encosta de torção de tornozelo atrás de uma equipe de cientistas, eu me contorci primeiro pela rachadura de 30 polegadas. Dobrado e tateando na escuridão, entrei em um fluxo veloz e fiquei de quatro, antes de encontrar espaço suficiente para ficar de pé no banco de lama. Meus olhos logo se ajustaram ao brilho fraco da minha lanterna, mas minha pele permaneceu grudenta; Ao contrário da maioria das cavernas nessa latitude que permanecem agradavelmente frescas o ano todo, a temperatura em Lower Kane paira a uns 75 graus desconfortavelmente úmidos. Um cheiro acre e podre ficou preso na minha garganta.
O Lower Kane não possui nenhuma das colunas cintilantes ou "tapeçarias" de pedra calcária de pontos turísticos subterrâneos, como as Cavernas de Carlsbad, no Novo México, ou o MammothCave, em Kentucky. Pouco maior que uma típica estação de metrô da cidade de Nova York, Lower Kane não tem nem mesmo a estalactite mais humilde. No entanto, esta caverna despretensiosa está provando ser uma mina de ouro científica, atraindo para suas profundezas úmidas um grupo enérgico de pesquisadores, liderados por Annette Summers Engel, da Universidade do Texas. Usando máscaras de segurança para se proteger contra gases tóxicos que surgem de três piscinas alimentadas por nascentes, a equipe está buscando o mais recente capítulo em um esforço de 30 anos para entender a forma rara e exótica da caverna que Kane representa; apenas cerca de uma dúzia dessas chamadas cavidades ativas de sulfeto foram encontradas em todo o mundo. Quando proposta pela primeira vez no início dos anos 1970, a teoria de suas origens era tão controversa que a comunidade científica levou quase duas décadas para adotá-la. Eventualmente, a geoquímica incomum dessas cavernas derrubou o pensamento convencional sobre como elas eram formadas.
Mais significativamente, a descoberta da “vida escura” - colônias de micróbios que prosperam nesses sub-mundos encharcados de ácido e negros - expõe há muito tempo a crença de que as cavernas são em sua maioria lugares estéreis e estéreis. Os cientistas estão caçando nessas profundezas antes escondidas por micróbios que podem levar a novos tratamentos contra o câncer. E a pesquisa em cavernas também está afetando o pensamento dos cientistas sobre as origens da vida na Terra e sua possível existência em outros mundos. “Uma caverna é um ambiente tão diferente, é quase como ir a outro planeta”, diz a geoficologista Penny Boston, da New Mexico Tech. “De certo modo, é outro planeta - a parte do nosso próprio planeta que ainda não exploramos. Assim como os oceanos profundos se tornaram acessíveis à ciência apenas nas últimas décadas, agora estamos descobrindo esse tipo de esforço pioneiro acontecendo em cavernas. ”(Uma pesquisa televisiva de pesquisa em cavernas, “ Mysterious Life of Caves ”, vai ao ar na PBS NOVA 1 de outubro.)
No final dos anos 60, um estudante de pós-graduação da Universidade de Stanford, em busca de um tema desafiador para sua tese de doutorado, tornou-se o primeiro cientista a se espremer pela fenda no aterro da ferrovia de Wyoming. A curiosidade de Stephen Egemeier foi imediatamente despertada pelas temperaturas incomumente baixas de Lower Kane e pelos odores desagradáveis. Ainda mais estranhas eram as enormes e lamacentas de um mineral branco friável, raramente encontrado em cavernas. Tratava-se de gesso, ou sulfato de cálcio, o principal ingrediente do Sheetrock ou drywall, o material familiar da construção de casas. Quando Egemeier descobriu que as fontes de Lower Kane não eram apenas quentes, mas estavam borbulhando gás sulfídrico (notório por seu cheiro de podridão), ele teorizou que o sulfeto de hidrogênio estava ativamente atuando na extração de Lower Kane. Qualquer que tenha sido a fonte subterrânea de onde veio o gás potencialmente tóxico - sejam os reservatórios vulcânicos de Yellowstone a oeste ou os campos de petróleo da BighornBasin ao sul -, ele estava borbulhando para fora da água da nascente e entrando na caverna. Naturalmente instável, estava reagindo com oxigênio na água para formar ácido sulfúrico. O ácido corroía as paredes das cavernas e produzia gesso como subproduto.
A pesquisa pioneira de Egemeier nunca foi amplamente divulgada e atraiu pouca atenção nos anos 70. Mas, enquanto ela definhava, outro grupo de cientistas estava lidando com alguns enigmas de cavernas igualmente intrigantes. Desta vez, a caça científica de detetives se desdobrou longe dos desfiladeiros escarpados do Wyoming, nas profundezas bem pisoteadas de um importante destino turístico, as cavernas de Carlsbad.
A história inicial de Carlsbad é essencialmente a história de um único indivíduo, Jim White. Quando adolescente, na década de 1890, White estava vagando perto de seu acampamento nas montanhas de Guadalupe, no sudeste do Novo México, quando viu uma estranha nuvem escura subindo do chão do deserto. "Eu pensei que era um vulcão", disse ele depois, "mas eu nunca tinha visto um vulcão". Traçando a nuvem até sua origem na boca de uma gigantesca caverna, White ficou paralisado pelo espetáculo de milhões de morcegos caindo em seu êxodo de caça noturno. Assim começou sua obsessão por toda a vida com as Cavernas de Carlsbad, que ele geralmente explorava sozinho, com apenas o débil piscar de um lampião de querosene para guiá-lo. Os contos de White de um vasto labirinto subterrâneo fizeram dele uma espécie de riso local até convencer um fotógrafo a acompanhá-lo na caverna em 1915. Nos meses que se seguiram, White abaixaria visitantes em um balde de ferro em um guincho vacilante na escuridão. pés abaixo. Hoje, é claro, sua obsessão solitária tornou-se um parque nacional atraindo meio milhão de visitantes por ano.
Mas talvez o aspecto mais surpreendente da história de Carlsbad seja que, mesmo na década de 1970, quando os visitantes diários de verão chegavam aos milhares, a mineralogia das cavernas e suas muitas características intrigantes mal haviam sido estudadas. A espeleologia, ou o estudo de cavernas, era apenas uma ciência respeitável e, de acordo com a especialista em cavernas Carol Hill, os geólogos tradicionais tendiam a desconsiderar, como “cavadores sujos”, aqueles que eram atraídos pelo assunto.
Então, um dia em outubro de 1971, Hill e outros três jovens estudantes de graduação em geologia subiram uma escada íngreme em um dos aposentos remotos de Carlsbad. Ao se aproximarem da Sala Misteriosa, batizada em homenagem ao estranho barulho feito pelo vento, ficaram confusos com pedaços de barro azulado a seus pés e crostas friáveis semelhantes a flocos de milho nas paredes. Mais estranhos ainda eram os blocos maciços de um mineral branco e macio em algum lugar da caverna. Esses bloqueios não deveriam estar lá.
Por um lado, este mineral, o gesso, dissolve-se rapidamente na água. E a explicação convencional de como as cavernas são formadas envolve a ação da água - muitas delas - percorrendo o calcário ao longo de milhões de anos. A química é simples: quando a chuva cai na atmosfera e escorre para o solo, ela capta dióxido de carbono e forma uma solução ácida fraca, o ácido carbônico. Esta água subterrânea levemente corrosiva consome o calcário e, ao longo de eras, produz uma caverna.
De acordo com essa teoria universalmente aceita, todas as cavernas calcárias devem consistir em corredores longos e estreitos. No entanto, como qualquer pessoa que tenha percorrido a principal atração de Carlsbad, o Big Room, sabe, é um gigantesco salão em estilo catedral que se estende sobre o equivalente a seis campos de futebol. Se um grande rio subterrâneo tivesse cavado essa imensa caverna, ela deveria ter erodido ou varrido tudo em seu caminho, inclusive o gesso. No entanto, montes brancos gigantescos de até 15 pés de espessura estão no chão do Big Room, um dos maiores espaços de cavernas do mundo.
Intrigado, Hill foi forçado a concluir que algum método drasticamente diferente de formação de cavernas deveria estar em ação nas montanhas de Guadalupe. Logo ela surgiu com uma teoria semelhante à de Egemeier: que o sulfeto de hidrogênio liberado pelos campos de petróleo e gás nas proximidades tinha subido pelas montanhas e reagido com oxigênio nas águas subterrâneas para produzir ácido sulfúrico, que havia comido as cavernas durante milhões de anos .
Sua teoria do sulfeto de hidrogênio despertou intenso ceticismo entre os geólogos, que procuraram provas, que Carlsbad, como uma caverna “morta” ou que já não formava, não poderia fornecer. Para confirmar a teoria de Hill, os cientistas precisavam investigar um local onde o ácido sulfúrico ainda estava consumindo a caverna - como no Lower Kane. Mas, ao longo dos anos, a pequena caverna sob a ferrovia havia sido mais ou menos esquecida.
Em 1987, o estudo meticuloso de Guadalupes de Hill finalmente apareceu, coincidindo com a publicação do trabalho de Stephen Egemeier após sua morte em 1985. Esses estudos, juntamente com novas descobertas de um punhado de outras cavernas ativas de sulfeto em todo o mundo, provaram sem sombra de dúvida que cavernas em algumas regiões foram formadas por ácido sulfúrico. Mas agora uma pergunta mais tentadora surgiu: Como a vida poderia prosperar dentro de cavernas escuras cheias de gás tóxico?
Um dos momentos mais assustadores que visitei o Lower Kane foi quando eu direcionei o raio da lanterna para uma das três piscinas da caverna. Logo abaixo da superfície da água, estendia-se um padrão maluco de esteiras filiformes em tons surpreendentes de laranja azul-preto, vermelho e berrante, como se algum artista pop dos anos 1960 tivesse jogado tinta em todas as direções. Em alguns lugares, os padrões laranja manchado e sem caroço me lembravam imagens da NASA da superfície estéril de Marte. Em outros, parecia que alguém havia jogado molho de espaguete na água. E flutuando na água diretamente sobre cada primavera, filamentos brancos e aranha, como teias de aranhas delicadas, realizavam uma dança subaquática fantasmagórica nas correntes borbulhantes vindas de baixo.
Todas as cores psicodélicas pertenciam a tapetes bacterianos, filmes gelatinosos de compostos de carbono gerados por micróbios invisíveis. Esses subprodutos vívidos da atividade bacteriana podem ser vistos agrupados em torno de fontes termais em Yellowstone e em outros lugares, embora na superfície eles possam ser esmagados pela competição de algas e outros organismos. Mas o que eles estavam fazendo aqui em Lower Kane, prosperando tão abundantemente em um lugar com gases venenosos e sem luz solar?
Durante a maior parte do século XX, os cientistas acreditavam que nenhuma bactéria poderia existir a mais de alguns metros abaixo do solo superficial ou da lama oceânica; abaixo disso, os cientistas pensavam que a vida simplesmente se extinguia. Então, em 1977, veio a surpreendente descoberta de vermes tubulares bizarros e outros animais exóticos, todos amontoados em torno de vulcões submersos tão profundos no Pacífico que a luz solar não os alcançava. Esse ecossistema de outro mundo acabou por depender quase inteiramente da atividade das bactérias que amam o enxofre, que se alimentam das correntes e gases escaldantes liberados pelos respiradouros submarinos. Revelações igualmente surpreendentes sobre micróbios em outros lugares improváveis logo se seguiram: bactérias foram encontradas em núcleos perfurados a mais de um quilômetro abaixo da Virgínia, dentro de rochas da inóspita Antártida, e mais de 10 quilômetros no Pacífico, no fundo da Fossa das Marianas. Alguns cientistas agora especulam que as bactérias escondidas no subsolo podem se igualar à massa de todos os materiais vivos acima.
Essa "vida sombria", isolada por bilhões de anos, abre perspectivas tentadoras para os cientistas. Os microbiologistas esperam que as bactérias subterrâneas possam levar a novos antibióticos ou agentes anticancerígenos. Especialistas da NASA estão investigando-os na esperança de identificar assinaturas que eles possam reconhecer em amostras de rocha de Marte ou em sondas que possam um dia penetrar nos mares gelados de Europa, uma das luas de Júpiter.
Mas o desafio para todos esses caçadores de insetos subterrâneos é o acesso, que é onde entra o Lower Kane. “As cavernas oferecem uma janela perfeita para o mundo normalmente oculto da atividade microbiana”, diz Diana Northup, uma investigadora de cavernas da Universidade. do Novo México. “Alguns pesquisadores especulam que a vida evoluiu primeiro no subsolo e foi para a superfície à medida que as condições melhoraram. Se isso for verdade, então estudos de micróbios subsuperficiais podem oferecer pistas sobre a natureza de algumas das formas de vida mais antigas da Terra ”.
Embora LowerKaneCave tivesse me dado uma imersão e uma ou duas contusões, meus desconfortos não eram nada comparados aos quilómetros de contorções e apertos necessários para penetrar em muitas outras cavernas de sulfeto. Sua acessibilidade foi uma das razões pelas quais a Lower Kane atraiu Annette Summers Engel primeiro em 1999 e todos os anos desde então, permitindo que ela e sua equipe de geólogos, geoquímicos e especialistas em DNA transportassem equipamentos científicos para dentro e para fora com relativa facilidade. Seus testes iniciais rapidamente confirmaram que Stephen Egemeier estava certo: o ácido sulfúrico, resultado do sulfeto de hidrogênio reagindo com o oxigênio, ainda estava consumindo as paredes da caverna. A questão mais intrigante era se os tapetes bacterianos do Lower Kane estavam aumentando o ataque ácido. Como algumas bactérias produzem ácido sulfúrico como resíduos, certamente parecia possível. Summers O plano de Engel era abordar a questão de vários ângulos diferentes. Um teste de DNA, por exemplo, pode identificar micróbios específicos. Outros testes poderiam dizer se um micróbio se alimentava, digamos, de enxofre ou ferro, e se estava estressado ou florescendo.
Resultados preliminares atingiram os pesquisadores. “Quando chegamos a Lower Kane pela primeira vez”, diz Summers Engel, “assumimos naturalmente que cada esteira consistiria principalmente de micróbios oxidantes de enxofre. Isso parecia senso comum. O que descobrimos, em vez disso, foi uma complexidade surpreendente. ”Cada tapete, na verdade, acabou sendo tão diverso quanto um quarteirão da cidade de Manhattan. Havia uma abundância de micróbios comedores de enxofre, todos alimentando-se dos gases borbulhando nas nascentes. Mas havia uma mistura desordenada de outras bactérias também. Por exemplo, alguns, alheios ao enxofre, estavam se alimentando dos resíduos gerados por seus vizinhos. Nem os bichos foram jogados juntos aleatoriamente. Bactérias comedores de enxofre, por exemplo, reuniam-se no topo da esteira; Como consumidores gananciosos de oxigênio, eles precisavam do ar na superfície da primavera para sobreviver. Os produtores de metano que não precisam de oxigênio estavam concentrados, previsivelmente, no fundo da esteira.
Para descobrir como as esteiras como um todo estavam afetando a caverna, os cientistas planejaram um teste de simplicidade elegante, envolvendo dois tubos de plástico, cada um contendo chips idênticos de calcário. A boca de uma delas estava coberta com uma malha de plástico grosseira, permitindo que tanto os micróbios quanto a água da nascente deslizassem para dentro. O outro estava coberto por uma membrana que admitia a água, mas impedia os micróbios. Depois de submergir os dois tubos na primavera por vários meses, a equipe estudou os chips sob um microscópio. O chip exposto tanto à água ácida quanto aos micróbios estava mais severamente desgastado e com cicatrizes do que aquele exposto somente à água. Aqui estava a prova de que os micróbios produtores de ácido estavam acelerando a criação da caverna. "Não há dúvida de que os micróbios estão contribuindo para a química ácida que está dissolvendo o calcário", diz Libby Stern, geoquímico da Universidade do Texas, "e que, sem os tapetes, o Lower Kane provavelmente se formaria em um ritmo muito mais lento".
Mas outra descoberta foi ainda mais tentadora: uma espécie totalmente nova de micróbio, tentativamente identificada por Brigham Young, bióloga da Universidade Megan Porter. O novo organismo parece estar intimamente relacionado com os micróbios encontrados nas aberturas submarinas nas profundezas do Pacífico, um provável ponto de origem para o surgimento da vida. “Esta é uma descoberta empolgante”, diz Porter, “porque implica que os tipos de metabolismos encontrados em LowerKaneCave são muito antigos”. Também se encaixa com evidências crescentes de que a vida pode ter começado nas profundezas. Em paraísos subsuperficiais, como cavernas, aberturas submarinas e no solo, os micróbios primitivos teriam sido protegidos das explosões vulcânicas, dos bombardeios de meteoros e da intensa radiação ultravioleta que tornou o planeta tão inóspito em seus primeiros anos. Nestes refúgios antigos, que os seres humanos apenas descobriram como penetrar, a vida evoluiu longe da luz solar, muitas vezes em condições extremas de calor e acidez. As esteiras psicodélicas de Kane nos lembram como os antigos pioneiros da terra extraordinariamente diversa e resistente devem ter sido.
Mas os horizontes da pesquisa em cavernas vão muito além do nosso próprio planeta. Muitos astrônomos e geólogos especulam que a lua de Júpiter, Europa e Marte, abrigam condições de água e subsuperfície semelhantes às nossas. Se os micróbios podem sobreviver em condições adversas aqui, por que não lá também? "Nosso trabalho em cavernas ampliou os limites conhecidos da vida em nosso próprio planeta", diz Penny Boston. “Mas também é um ótimo ensaio geral para estudar locais biológicos em outros planetas e forçar nossa imaginação a conectar os 'terrestres internos' da Terra com os do espaço exterior.”
