Jezioro ostatniej szansy: „Jezioro Sodowe” w Ameryce Północnej może wskazywać na pochodzenie życia na Ziemi

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Wyobraź sobie całkowicie jałowy świat. Przed Tobą wulkaniczny krajobraz pozbawiony roślin i zwierząt. Na tej szarej i czarnej przestrzeni rozproszone są płytkie zbiorniki wodne. W każdym z tych naturalnych stawów przygotowywana jest precyzyjna mieszanina warunków chemicznych i fizycznych, które mogą służyć za źródło życia w naszych organizmach. planeta.

Niektórzy uczeni postawili hipotezę, że scena może wyglądać podobnie, a nie tylko scena Tryb otoczeniakiedy życie pojawiło się na Ziemi po raz pierwszy około 4 miliardów lat temu, oraz a Zostań Skupiony wokół istniejącego jeziora w kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska zapewnia nowe wsparcie dla tego pomysłu.

Według współautora badania Davida Catlinga, profesora na płytkim, słonym zbiorniku wodnym na skale wulkanicznej, znanym jako Jezioro Ostatniej Szansy, znajdują się dowody na to, że bogate w węglany jeziora na starożytnej Ziemi mogły być „kolebką życia”. Uniwersytet Waszyngtoński. Nauka o ziemi. Odkrycia te, opublikowane 9 stycznia w czasopiśmie Nature, mogą pomóc w lepszym zrozumieniu tego tematu przez naukę Jak zaczęło się życie.

„Udało nam się znaleźć specyficzne warunki, których ludzie używają do składania elementów tworzących życie w przyrodzie” – powiedział Catling. „Uważamy, że mamy bardzo obiecujące miejsce na początek życia”.

Catling i jego współpracownicy po raz pierwszy zdali sobie sprawę, że jezioro jest miejscem, w którym mogą skoncentrować się swoje badania, po tym, jak przegląd literatury ujawnił niepublikowaną pracę magisterską z lat 90. XX wieku, w której odnotowano niezwykle wysokie poziomy fosforanów. Ale badacze musieli przekonać się sami.

Jezioro Ostatniej Szansy ma tylko stopę głębokości. Położone na płaskowyżu wulkanicznym w Kolumbii Brytyjskiej, na wysokości ponad 1000 metrów (3280 stóp) nad poziomem morza, zawiera najwyższy poziom stężonych fosforanów, jaki kiedykolwiek zarejestrowano w jakimkolwiek naturalnym zbiorniku wodnym na Ziemi.

Fosforan jest ważnym pierwiastkiem w cząsteczkach biologicznych i jest związkiem chemicznym zawierającym… Fosfor, pierwiastek podtrzymujący życie. Występują w cząsteczkach takich jak RNA i DNA Obok Profesjonalni tenisiściJest cząsteczką niezbędną do produkcji energii we wszystkich formach życia. Obfitość fosforanów w jeziorze Last Chance jest ponad 1000 razy większa Co jest typowe W przypadku oceanów i jezior – twierdzi Sebastian Haas, pracownik naukowy ze stopniem doktora, który bada mikrobiologię i chemię środowisk wodnych na Uniwersytecie Waszyngtońskim i który kierował badaniami.

W latach 2021–2022 zespół badawczy odwiedził jezioro Last Chance Lake, aby pobrać i przeanalizować próbki wody i osadów.

Wtedy odkryli, że Jezioro Ostatniej Szansy to nie tylko wylęgarnia fosforanów, ale także mineralnego dolomitu, który umożliwia gromadzenie się fosforu w tym środowisku i może powstawać w odpowiedzi na reakcję zachodzącą w jeziorze pomiędzy wapniem, magnezem i węglanem. Połączone procesy chemiczne, pod wpływem minerałów ze skały wulkanicznej, na której powstało jezioro, w połączeniu z suchym klimatem, skutecznie wytworzyły unikalne stężenia fosforanów – zestaw warunków, które według badaczy mogą pewnego dnia dać początek życiu na Ziemi. Według Haasa, Ziemia.

„Utwierdzamy pogląd, że tego typu środowisko byłoby odpowiednie do powstania życia, co jest prawdopodobne” – stwierdził.

Jezioro Ostatniej Szansy ma nie tylko 4 miliardy lat, ale szacuje się, że ma mniej niż 10 000 lat. Miejsce to jest po prostu współczesnym odpowiednikiem lub naturalną migawką przeszłości, która ostatecznie daje naukowcom możliwość lepszego zrozumienia, jak wyglądała pierwotna Ziemia poza laboratorium.

„Istnieją podstawy, aby wierzyć, że podobne jeziora powstały na pierwszej Ziemi około 4 miliardy lat temu, ponieważ skały wulkaniczne, na których spoczywa Jezioro Ostatniej Szansy, są w zasadzie warunkiem wstępnym powstania jezior sodowych” – powiedział Haas. „Częściowo pokazujemy tutaj, że skład chemiczny wody z jeziora sodowego jest warunkiem wstępnym wysokiego poziomu fosforanów”.

„Jeziora sodowe”, takie jak Jezioro Ostatniej Szansy, to płytkie zbiorniki wodne wypełnione rozpuszczonym sodem i węglanami – podobnie jak soda oczyszczona – które zazwyczaj powstają w wyniku reakcji pomiędzy Woda i skały wulkaniczne. Można je znaleźć na całym świecie, ale istnieją Znacznie rzadziej Z innych zbiorników słonej wody.

„Tego typu jeziora charakteryzują się najwyższym poziomem fosforanów, odpowiadającym temu, czego używają ludzie w laboratorium (cząsteczki genetyczne)” – powiedział Catling.

Kiedy naukowcy w laboratorium próbowali odtworzyć reakcje chemiczne, które sprawiają, że uważa się, że biomolekuły istnieją Klucz do początków życiaNiezbędne stężenia fosforanów są nawet milion razy wyższe niż normalnie występujące w naturalnych zbiornikach wodnych na świecie.

„Gdyby na starożytnej Ziemi istniało tego typu jezioro, byłoby ono bogate w fosforany, podobnie jak Jezioro Ostatniej Szansy” – dodał Catling.

Zbiorniki wodne tego typu od dawna znajdują się w kręgu zainteresowań naukowców jako potencjalne źródła prymitywnego życia. W XIX wieku Karol Darwin po raz pierwszy napisał o swoim „Mały ciepły basen„Teoria sugerująca, że ​​miejscem występowania jezior mogą być ciepłe, płytkie i bogate w fosforany jeziora Powstały pierwsze cząsteczki życia.

„Częścią tego, co wyobrażał sobie Darwin, było to, że te musujące baseny… przypominały… Yellowstone– powiedział Matthew Pasek, profesor na Uniwersytecie Południowej Florydy, który bada chemię fosforu i pochodzenie nauk przyrodniczych.

Ale nie jest to jedyna popularna teoria mówiąca o tym, jak życie pojawiło się na Ziemi miliardy lat temu. Inną sprawą jest to, że życie zaczęło się w Kominy hydrotermalne W głębokim morzu.

Nowe badanie uzupełnia zbiór dowodów potwierdzających… Hipoteza ciepłego małego stawuWedług Paska, który nie był zaangażowany w badania.

„Główny punkt, czyli to, że w tych stawach można uzyskać tak wysokie stężenie fosforanów, z pewnością potwierdza ten wynik” – stwierdził. „To pokazuje, że tak może się zdarzyć”.

Jednak fosforan w dużych ilościach nie jest jedyną substancją potrzebną do powstania życia. Na liście podstawowych wymagań znajdują się także źródła węgla i azotu oraz odpowiednie pierwiastki chemiczne i fizyczne, w tym zjawiska tzw Cykle mokre i suche – Co pozwala na tworzenie niezbędnych związków i reakcji chemicznych.

Autorzy stwierdzili jednak, że nie potwierdzają, że istniejące obecnie Jezioro Ostatniej Szansy zawiera wszystkie składniki niezbędne do budowy elementów życia, a jedynie kilka ważnych elementów.

„Jezioro ostatniej szansy nie zawiera obecnie wielu substancji chemicznych, które obecnie naszym zdaniem mogą mieć kluczowe znaczenie dla powstania życia” – powiedział Haas, podając jako jeden przykład cyjanek. Poprzednie badania Sugeruje to, że prymitywna wersja jeziora sodowego mogła zawierać tę substancję.

Chociaż praca ta „nie rozwiązuje w jednoznaczny sposób kwestii pochodzenia życia”, zdaniem Woodwarda Fishera, geobiologa z Caltech, który nie był zaangażowany w badania, „rzuca ona światło na współczesne środowiska na Ziemi, które naukowcy mogą badać”. Przestudiuj bardziej szczegółowo, aby lepiej zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za tworzenie życia na naszej planecie i być może gdzie indziej.

Pochodzenie życia na Ziemi – i poza nią

Jeśli życie faktycznie pojawi się w jeziorach sodowych na Ziemi, a nie na dnie oceanu, wiedza ta teoretycznie mogłaby być pomocna Poszukiwanie dowodów życia Poza Ziemią.

„Jeśli myślisz, że życie powstało na dnie oceanu, może powinieneś przyjrzeć się światu bliżej Ocean subglacjalny „Na księżycach Saturna i Jowisza” – powiedział Haas. „Ale jeśli wierzysz, że życie powstało na Ziemi, wówczas planety takie jak Mars mogą być znacznie ważniejsze”.

Tego samego rodzaju Formacja skalna Jeziora sodowe, w których powstają, można znaleźć na dużej powierzchni Ziemi Planety skaliste, takie jak Mars – Co wskazuje, że życie mogło powstać w… W podobny sposób Gdzieś indziej we wszechświecie.

„Zrozumienie, jak powstało życie na Ziemi, ma ogromne znaczenie dla naszych poszukiwań życia poza Ziemią” – Haas powiedział CNN. „Lepsze zrozumienie tego, jak powstało życie na Ziemi, mówi nam, gdzie szukać życia na innych planetach lub księżycach innych planet w Układzie Słonecznym”.

Aurella Horn Müller Poinformowały Axios i Climate Central. Jej książka „The Devourer: The Extraordinary Story of Kudzu, the Vine That Ate the South” ma zostać opublikowana wiosną.