Исследовательская группа предложила эффективный механизм для использования химической энергии произведенной горячими гидротермальными жидкостями фонтанируя из гидротермальных сбросов на дне океана Земли помогая синтезу биомолекул.
Хотя остается неизвестным, как началась жизнь, есть сообщество ученых, которые подозревают, что это произошло в глубоководных гидротермальных средах или вокруг них. На таких участках вода, нагретая контактом с горячими породами из мантии Земли, стекает в Нижний океан, проходя через минералы, которые сами осаждаются при взаимодействии этой горячей массы с холодной морской водой. Минералы часто включают сульфиды металлов, такие как сульфид железа, также известный как пирит или золото дурака. Когда они оседают, эти минеральные осадки начинают формировать каналы для горячей вентиляционной воды, и поскольку металлосодержащие минералы являются электропроводящими, а состав вентиляционной воды и океанской воды различен, создается электрический градиент-что—то вроде естественной батареи—с электрическим током, протекающим из вентиляционной воды через минералы и в океан. Группа ученых во главе с Токийским Технологическим институтом / институтом науки о Земле (ELSI) теперь показала с помощью тщательных лабораторных экспериментов, что этот ток может уменьшить металлические сульфидные минералы до самородных металлов и смешанных металлических сульфидных/металлических конгломератов, которые, в свою очередь, могут уменьшить и катализировать восстановление различных органических соединений.
Команда во главе с Норио Китадаи, аффилированным ученым Токийского технологического института / Института Науки о земной жизни (ELSI), а также Ученым Японского агентства по науке и технике Морской Земли (JAMSTEC), произвела набор электрохимических реакций в лаборатории, которые, как подозревают, были созданы в ранних условиях гидротермальных вентиляций океанского дна.Они показали, что сульфиды металлов, в том числе железа, меди, свинца и серебра (некоторые из которых являются общими составляющими минералами в гидротермальных вентиляционных средах), были преобразованы в природные металлы путем электроредукции. В процессе также были получены комплексы сульфида металла и восстановленного металла. Было также обнаружено, что эти комплексы способствуют ряду необходимых в современной жизни органических химических реакций. Авторы полагают, что сульфиды металлов служили восстановителями и катализаторами этих реакций.
Это исследование определяет новый механизм для творения органических смесей управляемых гидротермальным производством электроэнергии в гидротермальных жидкостях. Захватывающее значение этой работы заключается в том, что, поскольку электрический ток, по-видимому, повсеместно генерируется в глубоководных гидротермальных вентиляционных средах на земле, везде, где такие гидротермальные процессы происходят во всем космосе, также должны способствовать такого рода химии.Действительно, недавние астрономические и космические наблюдения показывают, что на спутниках Сатурна и Юпитера (Энцелад и Европа) может наблюдаться интенсивная гидротермальная активность, и гидротермальная активность, вероятно, была распространена на раннем Марсе. Дальнейшие исследования влияния различных металлов и электрических градиентов, как ожидается, откроют гораздо больше об условиях окружающей среды, которые могут облегчить пребиотическую химию. В конечном итоге это может привести к лучшему пониманию универсальности и сходства жизни во Вселенной.
Концептуальная схема гидротермального вентиля, предположительно, была широко распространена на дне Хадейского океана. Водород и сероводород, содержащиеся в гидротермальных жидкостях, окисляются внутри вентиляционного отверстия, и генерируемые электроны вытекают из вентиляционного отверстия вдоль разности электрических потенциалов между гидротермальными жидкостями и морской водой, которая генерирует постоянный электрический ток (гидротермальная генерация электроэнергии). Кредит: Kitadai et al. (2019) Научные Достижения