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The evolution of biological hydrogen oxidation as a key mechanism to prevent planetary water loss

Descrizione del progetto

Alla scoperta di come i microbi custodiscano le risorse idriche della Terra

La capacità della Terra di trattenere l’acqua è fondamentale per la vita. Per mantenerne la stabilità sul pianeta è necessario impedire che l’idrogeno fuoriesca nello spazio. Sebbene l’atmosfera e il campo magnetico terrestri impediscano in parte la dispersione dell’idrogeno, un altro fattore determinante potrebbe essere il ruolo dei microbi. Il progetto AQUA, finanziato dal CER, analizzerà il modo in cui organismi microscopici, attraverso l’ossidazione dell’idrogeno, contribuiscono a mantenere l’acqua sul nostro pianeta. Questo processo, diffuso su vasta scala, ha probabilmente svolto un ruolo cruciale nella conservazione degli oceani terrestri nel corso di miliardi di anni. L’équipe di ricerca quantificherà l’ossidazione dell’idrogeno nelle comunità microbiche, analizzerà l’impronta lasciata dai microbi sull’idrogeno geologico, ne rintraccerà l’evoluzione e realizzerà un modello del ciclo dell’idrogeno. AQUA spera di rivelare in che modo la vita stessa abbia influenzato la stabilità idrica della Terra e quali siano le implicazioni di ciò per la ricerca di forme di vita su altri pianeti.

Obiettivo

Water is essential to planetary habitability, and Earth’s long-term water stability depends on mechanisms preventing hydrogen escape to space. Hydrogen on Earth is continually produced through geological and biological processes. While hydrogen production from water photolysis in the upper atmosphere is largely prevented by Earth’s magnetic field and atmospheric cold traps, hydrogen generated in the crust or near the planetary surface would escape to space unless oxidation processes act on it quickly. AQUA hypothesises that biological hydrogen oxidation is one of the major processes preventing planetary water loss and that it played a key role during Earth's evolutionary history. Biological hydrogen oxidation is an ancient and ubiquitous metabolism that spans all major branches of life and is prominent across Earth's environments. Simple calculations suggest that without biological hydrogen oxidation Earth would have lost a significant fraction of its oceans over time. By integrating microbiology, evolutionary biology, geochemistry, and planetary science, AQUA aims to unravel the role of biological hydrogen cycling in Earth’s water retention and its implications for the search of life in the universe. The project will focus on: (1) Quantify hydrogen oxidation in microbial communities using novel in situ and laboratory methods; (2) Decipher biological imprints on geological hydrogen across diverse settings; (3) Trace the evolution and biochemical basis of microbial hydrogen metabolism; and (4) Model biological hydrogen cycling’s role in planetary water retention and its potential as a biosignature for extraterrestrial life. Fieldwork in diverse geological settings, cutting-edge analytical techniques, and computational modeling will allow AQUA to reconstruct Earth's biological hydrogen cycling history. Insights from this project promise transformative advances in understanding Earth's redox balance, microbial ecology, clean energy prospects, and planetary sciences.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-COG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II
Contributo netto dell'UE
€ 2 996 250,00
Indirizzo
CORSO UMBERTO I, 40
80138 Napoli
Italia
Regione
Sud Campania Napoli
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 996 250,00

Beneficiari (1)