A St. Louis-i Washington Egyetem geológusai új elméleti számításokat dolgoztak ki arra vonatkozóan, hogyan keletkezhetett élet a Földön, a Marson és más égitesteken vulkáni gázokból.
A világ kilenc reprezentatív vulkánjáról származó hamu, láva és magma kémiai összetételének elemzése, Everett L. Shock geológusok, Ph. D., a Föld- és bolygótudományok professzora a Washingtoni Egyetemen, valamint Mikhail Y. Zolotov, Ph. D. tudományos főmunkatárs egy olyan forgatókönyvet ír le, amelyben a kezdeti vulkáni gázok, amelyek a Földről 1200 Celsius-fokig terjednek, viszonylag alacsony hőmérsékletre, 150-300 C-ra hűlnek le. Shock és Zolotov kimutatta, hogy ebben a hőmérsékleti tartományban a környezeti és kémiai feltételek megérettek arra, hogy a vulkáni gázokban jelenlévő hidrogénből és szén-monoxidból bázikus szénhidrogének – az élethez nélkülözhetetlen szénalapú vegyületek széles köre – képződjenek. Azt mondják, hogy a természetben előforduló katalitikus reakció, amely hasonló egy híres ipari eljáráshoz, az úgynevezett Fischer-Tropsch szintézishez, katalizátorként a vasvegyület magnetitjét tartalmazza, és ez a folyamat lényeges része.
Vulkáni kőzeteket megfigyelő kutatók évtizedek óta finom szervesanyag-filmet észleltek a kőzetek ásványi felületein. Ez végtelen találgatásokhoz vezetett a szerves film forrását illetően. Sokan azt gondolták, hogy a szerves vegyületek a Föld köpenyének stabil részei, amelyek idővel a vulkáni tevékenység következtében keletkeztek. A másik perspektíva az volt, hogy a szerves keverékek a kitörések során kondenzálódnak és vulkáni gázokká egyesültek. A számítások azt mutatják, hogy az utóbbi folyamat valószínűbb.
A szénhidrogén-szintézishez kedvező feltételek kedvezőek lehetnek más életösszetevők, például aminosavak és összetett szerves polimerek számára is, amelyek talán önreplikálódó RNS-molekulákhoz, és végül mindenféle sejthez és különféle organizmushoz vezethetnek.
A számítások figyelembe veszik az egyes vulkánok hőmérsékletét, gázösszetételét, a gázok oxidációs állapotát és geofizikai viszonyait. Ezek értékes keretként szolgálnak a kutatók számára a kísérletek és a teszteredmények felállításához, és szerves részét kell képezniük a marsi meteoritok elemzésének. Valójában segíthetnek abban, hogy eldöntsék azt a vitát, hogy egy marsi meteorit vitatott elemzése 1996-ban – amely ugyanilyen típusú szerves anyagokra ut alt számos szárazföldi vulkáni láva-, magma- és hamumintában – fosszilis bizonyítékra utal-e vagy más. egy hasonló nem biológiai út, amelyet Shock és Zolotov ír le.
Shock és Zolotov a Journal of Geophysical Research 2000. januári számában publikálták eredményeiket. Munkájukat a National Science Foundation és a NASA támogatta.
A számítások nemcsak azt mutatják, hogy élet keletkezhet a mai földi vulkánok gáznemű tégelyéből, hanem még nagyobb valószínűséggel alakult ki évmilliárdokkal ezelőtt a korai Földön, a Marson és a Jupiter műholdján, az Európán. Szilárd bizonyítékok állnak rendelkezésre, amelyek azt mutatják, hogy a magma hőmérséklete akkor körülbelül 200 fokkal melegebb lett volna, mint most, és hogy a légkör kevésbé oxidált volna. A Shock/Zolotov-számítások azt mutatják, hogy a kilövellő vulkáni gázok magasabb kezdeti hőmérséklete kedvezőbb a szerves szintézis számára, ha a gázok felhígulnak és lehűlnek a 150-300 C-os szénhidrogénképző zónára.
"Ezek a körülmények hozzájárulhattak az élet kialakulásához szükséges szerves vegyületek előállításához" - mondja Shock, aki először 1992-ben került előtérbe az "Élet eredete" vitában, amikor olyan számításokat végzett, amelyek életet mutattak. először kemoszintetikus úton – napfény nélkül – az óceán fenekén lévő melegvíz-szellőzőnyílásoknál keletkezhetett volna."Munkánk azzal kezdődött, hogy a marsi meteoritokban található szénhidrogéneket megértsük, de hamar rájöttünk, hogy rengeteg gázösszetétel található a Föld vulkánjaiból, és úgy gondoltuk, meg kell vizsgálnunk a lehetőségek teljes skáláját. Így ezzel a dolgozattal elemeztük a kemény fizikai bizonyíték a Földről, és ezek alapján úgy gondoljuk, hogy extrapolálhatjuk a Marsra.
"A számítások bizonyítják, hogy mi történhet termodinamikailag, de nem feltétlenül azt, hogy mi fog történni. Kidolgozásuk fontos első lépés a folyamat megértésében. Most először van számszerűsített hőmérsékleti zónánk, amelyben szénhidrogének képződhetnek, valamint egy keretrendszer annak megértéséhez, hogy milyen körülmények vezetnek szénhidrogén-képződéshez vulkáni gázból. Az évek során számos kísérletet végeztek ezen a területen, de ez nem egy keret a folyamat jobb megértéséhez. Misha (Zolotov) számításai megjósolják, milyen vegyi anyagok nyomokat kell látni a jelenlévő szerves vegyületek alapján.'
Zolotov vulkánokról gyűjtött adatokat a St. Helen-hegytől és az izlandi Surtsey-től a szicíliai Aetna-hegyig és a hawaii Kilauea-ig. Valamennyi vulkán különböző geológiai környezetből keletkezett, és különböző tartományú kezdeti gázhőmérsékletet produkált.
"A számítások azt mutatják, hogy a hűtési folyamat során fennáll a szénhidrogének képződésének lehetősége, és ez az állapot ígéretes az aminosavak kialakulására is" - mondja Zolotov. "Az eljárás ma nem túl hatékony. Kilaueában például a gázok hidrogén- és szén-monoxid-tartalma nem haladja meg a 2 százalékot. De továbbra is állandó forrása a szénhidrogének képződésének."
Ami az élet eredetét illeti – legalábbis a Földön – két alapvető, egymással versengő nézet létezik: Az egyik azt sugallja, hogy az életet üstökös vagy meteorit becsapódások vagy bolygóközi por hozta ide; a másik, hogy élet keletkezett itt, vagy az óceán fenekén, egy villámszikra révén, amely olyan légkört érintett meg, amely vizes környezetben szerves vegyületeket termelt, vagy vulkáni gázokban. Minden forgatókönyv szerves vegyületeket tartalmaz.
"A szikrakisülési forgatókönyvekkel ellentétben az élet eredetének tanulmányozására irányuló folyamatok itt vagy a Marson normál, napi geológiai folyamatok. A vulkáni gáz forgatókönyve az egyik leginkább megközelíthető" - mondja Shock. "A bizonyítékok könnyen hozzáférhetőek, és tudjuk, hogy az itteni bizonyítékokat a Marsra és más testekre extrapolálhatjuk különösebb kétértelműség nélkül."
