Πώς προκύπτει κάτι από το τίποτα;
Οι επιστήμονες που αναζητούν πηγές που δημιούργησαν ζωή στη Γη εξετάζουν υδροθερμικές οπές διαφορετικών τύπων, που βρίσκονται στα βαθιά νερά έως άλλες που δημιουργήθηκαν από πτώσεις μετεωριτών.Πηγή: Richard Lutz/Πανεπιστήμιο Rutgers.
Έρευνα από έναν πρόσφατο απόφοιτο υποδηλώνει ότι οι αεραγωγοί που δημιουργήθηκαν από τις επιπτώσεις των διαστημικών βράχων μπορεί να επέτρεψαν τη δημιουργία κατάλληλων περιβαλλόντων για τα πρώτα ζωντανά κύτταρα.
Οι προσκρούσεις μετεωριτών μπορεί να βοήθησαν στην έναρξη της ζωής στη Γη, δημιουργώντας ζεστά, πλούσια σε χημικές ουσίες περιβάλλοντα όπου μπόρεσαν να σχηματιστούν τα πρώτα ζωντανά κύτταρα, σύμφωνα με έρευνα που ολοκλήρωσε πρόσφατα ένας απόφοιτος του Πανεπιστημίου Rutgers.
«Κανείς δεν γνωρίζει, από επιστημονικής άποψης, πώς θα μπορούσε να σχηματιστεί η ζωή από μια πρώιμη Γη που δεν είχε ζωή», δήλωσε η Shea Cinquemani, η οποία απέκτησε το πτυχίο της στη θαλάσσια βιολογία και τη διαχείριση αλιείας από τη Σχολή Περιβαλλοντικών και Βιολογικών Επιστημών Rutgers τον Μάιο του 2025.
«Πώς προκύπτει κάτι από το τίποτα;»
Η Cinquemani είναι ο κύριος συγγραφέας μιας επιστημονικής ανασκόπησης , που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Marine Science and Engineering , και εξετάζει πού μπορεί να σχηματίστηκε για πρώτη φορά η ζωή στη Γη. Η εργασία επικεντρώνεται σε υδροθερμικές πηγές, σημεία όπου ζεστό, πλούσιο σε ορυκτά νερό ρέει μέσα από βράχους και αναδύεται στο περιβάλλον νερό, δημιουργώντας τις χημικές συνθήκες και τις ενεργειακές διαβαθμίσεις που απαιτούνται για πολύπλοκες αντιδράσεις.
Η έρευνά της υποδεικνύει τα υδροθερμικά συστήματα που δημιουργήθηκαν από τις επιπτώσεις των μετεωριτών ως ένα δυνητικά κρίσιμο και υποτιμημένο περιβάλλον για την προέλευση της ζωής, ενισχύοντας την υπόθεση πέρα από τις συμβατικές θεωρίες για τους αεραγωγούς βαθέων υδάτων. Η Cinquemani είπε ότι τέτοια συστήματα θα ήταν ευρέως διαδεδομένα στην πρώιμη Γη, καθιστώντας τα ιδιαίτερα ελκυστικά περιβάλλοντα για την έναρξη της ζωής.
Η εργασία, την οποία συνυπέγραψε ο ωκεανογράφος του Πανεπιστημίου Rutgers, Richard Lutz , σηματοδοτεί ένα σπάνιο επίτευγμα για έναν πρόσφατο προπτυχιακό φοιτητή, του οποίου η εργασία ξεκίνησε ως εργασία σε μάθημα και μετατράπηκε σε δημοσίευση σε ένα εξαιρετικά σεβαστό επιστημονικό περιοδικό.
«Είναι καταπληκτικό», είπε ο Λουτζ. «Συχνά έχεις προπτυχιακούς φοιτητές που συμμετέχουν σε εργασίες».
Το διδακτικό προσωπικό επιλέγει συνεχώς προπτυχιακούς φοιτητές για να εργαστούν σε εργασίες και έργα. Αλλά για έναν προπτυχιακό φοιτητή το να είναι ο κύριος συγγραφέας είναι κάτι πολύ σημαντικό.
Το έργο ξεκίνησε την άνοιξη του τελευταίου έτους της Cinquemani σε ένα μάθημα με τίτλο «Υδροθερμικοί Αεραγωγοί», το οποίο δίδασκε ο Lutz, διακεκριμένος καθηγητής στο Τμήμα Θαλάσσιων και Παράκτιων Επιστημών. Η αποστολή της Cinquemani ήταν να εξετάσει εάν οι υδροθερμικές ρευματικές οδοί στον Άρη θα μπορούσαν να ήταν προάγγελοι της ζωής εκεί.
«Σκέφτηκα, δεν ξέρω τίποτα για αυτό το θέμα», είπε. «Σκεπτόμενη την προέλευση της βιολογίας σε έναν άλλο πλανήτη, σκέφτηκα, ουάου. Δεν είμαι σίγουρη πώς θα το κάνω αυτό». Το θέμα ξεπέρασε τη συνηθισμένη ζώνη άνεσής της στη βιολογία και επεκτάθηκε στη χημεία, τη φυσική και τη γεωλογία, είπε.
Η Cinquemani επέκτεινε την εργασία μετά την αποφοίτησή του σε μια πλήρη επιστημονική ανασκόπηση τόσο των συστημάτων αερισμού που παράγονται από κρούσεις όσο και των συστημάτων αερισμού βαθέων υδάτων, η οποία έγινε δεκτή μετά από αυτό που ο Lutz περιέγραψε ως μια απαιτητική αξιολόγηση από ομοτίμους.
«Δεν έχω ξαναδεί τόσο αυστηρή διαδικασία αξιολόγησης», είπε η Λουτζ. «Υπήρχαν 15 σελίδες σχολίων και πέντε διαφορετικοί γύροι αξιολόγησης. Είχε την υπομονή και την επιμονή, και η εργασία βγήκε υπέροχη».
Οι υδροθερμικές πηγές βαθέων υδάτων θεωρούνται από καιρό πιθανή γενέτειρα ζωής
Ανακαλύφθηκαν στα βάθη του ωκεανού στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και φιλοξενούν ολόκληρα οικοσυστήματα που ευδοκιμούν χωρίς ηλιακό φως. Αντί της φωτοσύνθεσης, τα μικρόβια χρησιμοποιούν χημική ενέργεια από ενώσεις που απελευθερώνονται από τα υγρά των πηγών, όπως το υδρόθειο, σε μια διαδικασία γνωστή ως χημειοσύνθεση.
Ορισμένες οπές βαθιάς θάλασσας τροφοδοτούνται από τη θερμότητα από το εσωτερικό της Γης κοντά σε ηφαιστειακή δραστηριότητα, ενώ άλλες τροφοδοτούνται από χημικές αντιδράσεις μεταξύ νερού και βράχου που παράγουν θερμότητα χωρίς μάγμα. Αυτή η θερμότητα διευκολύνει τις χημικές διεργασίες και παρέχει μια ζεστή όαση στον κατά τα άλλα άγονο πυθμένα του βαθιού ωκεανού.
Η εργασία της Cinquemani εστιάζει περισσότερο σε μια διαφορετική κατηγορία που έχει αρχίσει πρόσφατα να προσελκύει την προσοχή: τα υδροθερμικά συστήματα που δημιουργούνται από τις επιπτώσεις των μετεωριτών.
Όταν ένας μεγάλος μετεωρίτης χτυπά τη Γη, η πρόσκρουση παράγει έντονη θερμότητα και λιώνει τα γύρω πετρώματα. Καθώς η περιοχή ψύχεται και το νερό γεμίζει τον κρατήρα, μπορεί να σχηματιστεί ένα ζεστό, πλούσιο σε ορυκτά περιβάλλον, παρόμοιο από ορισμένες απόψεις με τις οπές βαθιάς θάλασσας.
«Έχετε μια λίμνη που περιβάλλει ένα πολύ, πολύ ζεστό κέντρο», είπε η Cinquemani. «Και τώρα έχετε ένα υδροθερμικό σύστημα αεραγωγών, ακριβώς όπως στα βαθιά νερά, αλλά φτιαγμένο από τη θερμότητα μιας πρόσκρουσης».
Για να διερευνήσει πώς αυτά τα συστήματα θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ζωή, εξέτασε την έρευνα σε τρεις καλά μελετημένες θέσεις κρατήρων που εκτείνονται σε εντελώς διαφορετικές περιόδους της ιστορίας της Γης. Η παλαιότερη είναι η δομή πρόσκρουσης Chicxulub κάτω από τη χερσόνησο Γιουκατάν του Μεξικού, η οποία σχηματίστηκε πριν από περίπου 65 εκατομμύρια χρόνια και αργότερα αποδείχθηκε ότι φιλοξένησε ένα μακρόβιο υδροθερμικό σύστημα. Στη συνέχεια, είναι η δομή πρόσκρουσης Haughton στην καναδική Αρκτική, η οποία σχηματίστηκε πριν από περίπου 31 εκατομμύρια χρόνια. Η νεότερη είναι η λίμνη Lonar στην Ινδία, η οποία δημιουργήθηκε πριν από περίπου 50.000 χρόνια, όπου ο κρατήρας εξακολουθεί να περιέχει νερό και προσφέρει ενδείξεις για το πώς εξελίσσονται αυτά τα συστήματα με την πάροδο του χρόνου.
Αυτά τα συστήματα που παράγονται από κρούσεις μπορεί να διαρκέσουν από χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδες χρόνια, δίνοντας σε απλά μόρια χρόνο να σχηματίσουν πιο σύνθετες δομές που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ζωή.
Οι επιστήμονες λένε ότι τέτοια περιβάλλοντα μπορεί να ήταν ιδιαίτερα σημαντικά στην πρώιμη Γη, η οποία βίωσε συχνές πτώσεις αστεροειδών. Υπό αυτή την έννοια, γεγονότα που συχνά θεωρούνται καταστροφικά μπορεί επίσης να βοήθησαν στη δημιουργία των συνθηκών για ζωή.
Η ιδέα βασίζεται σε δεκαετίες έρευνας για τις οπές βαθέων υδάτων, ενώ παράλληλα επεκτείνει την αναζήτηση για την προέλευση της ζωής σε νέο έδαφος.
Ο Λουτζ βοήθησε στην εξερεύνηση αυτών των περιβαλλόντων βαθέων υδάτων πριν από αρκετές δεκαετίες, όταν αυτά αποτελούσαν ακόμη επιστημονικό μυστήριο. Ως νεαρός μεταδιδακτορικός ερευνητής, συμμετείχε στην πρώτη βιολογική αποστολή για να μελετήσει υδροθερμικές πηγές και κατέβηκε περισσότερο από ένα μίλι κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού με το ερευνητικό υποβρύχιο Alvin, όπου παρατήρησε ακμάζουσες κοινότητες οργανισμών σε απόλυτο σκοτάδι.
Αυτές οι καταδύσεις βοήθησαν να ανοίξει ένα νέο πεδίο έρευνας και διαμόρφωσαν την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς μπορεί να υπάρχει ζωή σε ακραία περιβάλλοντα χωρίς ηλιακό φως.
«Μιλάμε εδώ και πολλά χρόνια για την πιθανότητα η ζωή να προήλθε από υδροθερμικές πηγές βαθέων υδάτων», είπε ο Λουτζ.
Το έργο της Cinquemani συνδυάζει αυτές τις μακροχρόνιες ιδέες με νεότερα στοιχεία που αποδεικνύουν ότι τα συστήματα που παράγονται από κρούσεις θα μπορούσαν επίσης να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προσφέρουν ευνοϊκές συνθήκες για πρώιμες χημικές αντιδράσεις.
Οι επιπτώσεις εκτείνονται πέρα από τη Γη. Υδροθερμική δραστηριότητα πιστεύεται ότι υπάρχει στους πυθμένες των ωκεανών παγωμένων φεγγαριών όπως η Ευρώπη του Δία και ο Εγκέλαδος του Κρόνου, και μπορεί να υπήρχε σε κρατήρες πρόσκρουσης στον νεαρό Άρη. Εάν αυτά τα περιβάλλοντα στη Γη μπορούν να υποστηρίξουν τη χημεία της ζωής, θα μπορούσαν να γίνουν βασικοί στόχοι στην αναζήτηση ζωής αλλού.
Για την Τσινκουεμάνι, το έργο καθοδηγείται από την περιέργεια.
«Οι άνθρωποι είναι απίστευτα περίεργα όντα», δήλωσε η Cinquemani, η οποία εργάζεται ως τεχνικός στο Κέντρο Καινοτομίας Υδατοκαλλιέργειας Rutgers' New Jersey στο Κέιπ Μέι του Νιου Τζέρσεϊ, όπου υποστηρίζει την έρευνα για την υδατοκαλλιέργεια, ενώ παράλληλα προετοιμάζεται να ακολουθήσει προηγμένες σπουδές στην θαλάσσια επιστήμη. «Αμφισβητούμε τα πάντα. Μπορεί να μην μάθουμε ποτέ ακριβώς πώς ξεκινήσαμε, αλλά μπορούμε να προσπαθήσουμε όσο το δυνατόν περισσότερο για να κατανοήσουμε πώς μπορεί να συνέβησαν τα πράγματα».
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα eurekalert.org
περισσότερα,
Εφημερίδα- Περιοδικό Θαλάσσιας Επιστήμης και Μηχανικής
Deep-Sea Hydrothermal Vent and Impact-Generated Hydrothermal Vent Systems: Insights into the Origin of Life-Shea M. Cinquemani andRichard A. Lutz *ORCID
https://www.mdpi.com/2077-1312/14/5/486
Πανεπιστήμιο Ράτγκερς
https://www.linkedin.com/in/shea-cinquemani-9113ab344
https://www.eurekalert.org/news-releases/1122787