کشف منبع قدیمی و پنهان اکسیژن در اعماق زمین

دانشمندان دانشگاه نیوکاسل منبعی از اکسیژن را در اعماق پوسته زمین کشف کرده‌اند که ممکن است بر تکامل حیات قبل از ظهور فتوسنتز تأثیر گذاشته باشد.

این پروژه تحقیقاتی، مکانیسمی را کشف کرد که می‌تواند از سنگ‌ها در طول حرکت گسل‌های زمین هیدروژن پراکسید تولید کند. این مطالعه توسط دانشکده علوم طبیعی و محیطی دانشگاه نیوکاسل انجام شد و در تاریخ ۸ اوت در مجله Nature Communications منتشر شد.

در حالی که هیدروژن پراکسید در غلظت‌های بالا برای حیات موجودات مضر است، به علاوه می‌تواند منبع مفیدی برای اکسیژن میکروب‌ها باشد. این منبع اضافی اکسیژن ممکن است بر تکامل اولیه و احتمالا حتی منشا حیات در محیط‌های گرم در روزهای اول زندگی روی زمین پیش از تکامل فتوسنتز، تاثیر گذاشته باشد.

در مناطقی که زمین‌ ساخت یا تکتونیک آن‌ها فعال است، حرکت پوسته زمین نه تنها زمین‌لرزه ایجاد می‌کند، بلکه سطح زیرین زمین را دچار شکاف می‌کند و یا می‌شکند. این مناطق، پوشیده از سطوح سنگی هستند که بسیار واکنش‌ و دارای نقاط ضعف بسیاری‌اند.

محققان توانستند برخی از شرایط اولیه در شکستگی سنگ‌های زیرسطحی را با استفاده از ویال‌ها (Vial) در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنند. سنگ‌هایی که از پوسته اقیانوسی و قاره‌ای هستند در زیر نیتروژن خرد شده، به آب بدون اکسیژن اضافه شده و سپس گرم می‌شوند.

شاگرد کارشناسی ارشد جردن استون، این شرایط را در آزمایشگاه با خرد کردن گرانیت، بازالت و پریدوتیت، انواع سنگ‌هایی که در پوسته زمین اولیه وجود داشتند، شبیه‌سازی کرد. سپس آن‌ها را در دماهای مختلف تحت شرایط کنترل شده بدون اکسیژن به آب اضافه کرد.

در تصویر، تاریخچه حیات و اکسیژن در کره‌ زمین را نشان می‌دهد. این تحقیق اکسیژنی را که به گسل‌های زمین مربوط هستند بررسی می‌کند. این اکسیژن فعال ممکن است در تکامل حیات زمین از یک دنیای بی‌اکسیژن به یک دنیای اکسیژن‌دار نقش داشته و همچنین، به ساختار کمک‌زیست‌یار (Prebiotic) در شکستگی‌های زیرزمینی قبل از پیدایش حیات، کمک کرده باشد.

آزمایش‌ها نشان دادند که مقادیر قابل‌توجهی پراکسید هیدروژن و در نتیجه، اکسیژن بالقوه فقط در دمای نزدیک به نقطه جوش آب تولید می‌شوند. نکته مهم این است که دمای تشکیل هیدروژن پراکسید با دامنه رشد برخی از گرما دوست‌ترین میکروب‌های روی زمین، یعنی هایپرترموفیل‌ها (Hyperthermophile) و میکروب‌های باستانی مصرف‌کننده اکسیژن همپوشانی دارد.

نویسنده اصلی، جردن استون، که این تحقیق را به عنوان بخشی از تحقیقات کارشناسی ارشد خود در علوم زیست محیطی انجام داد، گفت:

در تحقیقات قبلی نشان داده شده بود که مقادیر کمی هیدروژن پراکسید و سایر اکسیدان‌ها می‌توانند با فشار یا خرد کردن سنگ‌ها در غیاب اکسیژن تشکیل شوند. اما به جرأت، این اولین مطالعه‌ای است که اهمیت حیاتی دمای گرم را در به حداکثر رساندن تولید هیدروژن پراکسید نشان می‌دهد.

محقق اصلی دکتر جان تیلینگ، مدرس ارشد، افزود: «این تحقیق نشان می‌دهد که نقص موجود در سنگ‌های خرد شده و کانی‌ها می‌تواند رفتار بسیار متفاوتی با نحوه واکنش سطوح معدنی عالی داشته باشد. همه این واکنش‌های شیمیایی نیاز به تولید هیدروژن پراکسید و در نتیجه اکسیژن، آب، سنگ‌های خرد شده و دمای بالا هستند که همگی در اوایل زمین و در اعماق آن، قبل از تکامل فتوسنتز وجود داشتند و می‌توانستند ساختار و میکروبیولوژی در گرما و مناطق فعالی که ممکن است برای اولین بار زندگی در آن‌ها تکامل یافته باشد، را تحت تأثیر قرار دهند.»

اگر علاقه‌مند به تاریخ زمین دارید، این مطلب را هم بخوانید:یک شهاب‌ سنگ غول پیکر در حدود 2.2 میلیارد سال پیش به زمین برخورد کرده است!
منبع SciTechDaily
پیام بگذارید