დედამიწა

გამოქვეყნებულ სტატიაში მეცნიერებმა პირველად შეაფასეს ოკეანის ტემპერატურა და მარილიანობა „თოვლიანი დედამიწის“ ეპოქაში, როდესაც პლანეტა ასობით მილიონი წლის წინ ყინულით იყო დაფარული.

ეს დაახლოებით 700 მილიონი წლის წინანდელ პერიოდს ეხება, როდესაც დედამიწა ასობით მეტრის სისქის ყინულით იყო დაფარული. გლობალური გამყინვარების მიუხედავად, ოკეანეები სრულად არ გაიყინა. უძველესი ქანების ახალმა ანალიზმა აჩვენა, რომ იმ დროს ზღვის წყლის ტემპერატურა დაახლოებით მინუს 15 გრადუსი ცელსიუსი იყო, რაც 12 გრადუსით დაბალია დღევანდელ ყველაზე ცივ ოკეანეებზე.

ანომალია უძველეს კლდეებში

კვლევის საწყისი წერტილი უძველეს ზღვის ფსკერზე რკინის საბადოების უცნაური თავისებურება იყო. გეოლოგმა პოლ ჰოფმანმა ივარაუდა, რომ უჩვეულოდ მძიმე ჟანგის ნაწილაკები შესაძლოა „თოვლის მიწის“ ეპოქაში ოკეანის უკიდურესად დაბალ ტემპერატურას უკავშირდებოდეს.

მეცნიერთა ჯგუფმა მოდელირება გაუკეთა იმ პირობებს, რომელთა პირობებშიც შეიძლებოდა ასეთი დეპოზიტების წარმოქმნა. გეოქიმიკოსებმა კაი ლუმ და ლიანჯუნ ფენგმა გამოთვალეს, რომ ანომალია მხოლოდ მინუს 15 გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურით შეიძლება აიხსნას. „ტემპერატურისა და მარილიანობის ეს ახალი მაჩვენებლები გარემოზე ზემოქმედების ზღვარს ამაღლებს“, - აღნიშნა კვლევის თანაავტორმა, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის წარმომადგენელმა როს მიტჩელმა.

მარილიანი წყალი და გადარჩენის საზღვრები

კვლევამ ასევე აჩვენა, რომ იმდროინდელი ოკეანეები ოთხჯერ მეტად მარილიანი იყო, ვიდრე დღევანდელი. მაღალი მარილიანობა წყალს საშუალებას აძლევდა, ექსტრემალურ სიცივეშიც კი თხევადი მდგომარეობა შეენარჩუნებინა. ეს პირობები ნიშნავს, რომ ყველა მიკროორგანიზმი, წყალმცენარე და უძველესი ღრუბელი გაცილებით მკაცრ გარემოში არსებობდა, ვიდრე აქამდე ეგონათ.

მეცნიერებმა შეისწავლეს მძიმე რკინის ნაწილაკების წარმოშობის ალტერნატიული ახსნა-განმარტებები, მათ შორის მყინვარული ეროზია და ჰიდროთერმული ხვრელები. ანალიზმა აჩვენა, რომ ეს ახსნა-განმარტებები არ შეესაბამება დაკვირვებულ მონაცემებს.

როგორ გადარჩა სიცოცხლე ყინულოვან პლანეტაზე

კითხვა, თუ როგორ გადარჩა სიცოცხლე კრიოგენულ პერიოდში, ღიად რჩება. ერთი ჰიპოთეზა ვარაუდობს, რომ ორგანიზმები ადაპტირდნენ ჟანგბადისა და სინათლის ნაკლებობასთან ან არსებობდნენ ჰიდროთერმული წყაროების მახლობლად. სხვა თეორია ვარაუდობს, რომ სიცოცხლე არსებობდა ყინულის ზედაპირზე დნობის ტბორებში, ანტარქტიდაში დღეს არსებულის მსგავსი.

ასევე ვარაუდობენ, რომ მიკროორგანიზმები გადარჩნენ მყინვარების კიდეებზე, სადაც დნობის წყალი ჟანგბადს აწვდიდა. ამას ადასტურებს ვიდას ტბის ყინულის ქვეშ უკიდურესად ცივ და მარილიან მარილწყალში აღმოჩენილი ბაქტერიები. „ჩვენ სულ უფრო მეტს ვიგებთ იმის შესახებ, თუ რამდენად ექსტრემალური იყო ეს პერიოდი“, - აღნიშნავს გეოქიმიკოსი ფატიმა ჰუსეინი, - „და ეს სიცოცხლის შემდგომ აყვავებას კიდევ უფრო გასაოცარს ხდის“.

ამერიკელი მეცნიერები ამერიკის ქიმიურ საზოგადოებას სიცოცხლის წარმოშობაში შხამის მოულოდნელი როლის შესახებ ანგარიშს აქვეყნებენ. საქმე ეხება წყალბადის ციანიდს, აქროლად და ძლიერ ტოქსიკურ ნივთიერებას. მისი კვალი მთელ მზის სისტემაშია აღმოჩენილი.

კვლევა უკიდურესად ცივი პირობების კომპიუტერულ მოდელირებას ეფუძნება. ავტორები თვლიან, რომ სწორედ ასეთ გარემოში შეიძლებოდა დაწყებულიყო პრებიოტიკური ქიმია. შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალ ACS Central Science-ში.

შხამის აქტივობა ექსტრემალურ სიცივეში

ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე ქიმიური რეაქციები თითქმის ჩერდება. თუმცა, მოდელირებამ აჩვენა, რომ წყალბადის ციანიდი ამ პირობებში მყარ კრისტალებს წარმოქმნის. მათი ფორმა წააგავს წახნაგოვან ძვირფას ქვებს.

ამ კრისტალების მწვერვალები ქიმიურად აქტიური აღმოჩნდა. ისინი სხვა სტრუქტურებს იზიდავენ და ერთმანეთთან კავშირში არიან, რაც რთული კრისტალური „ქსელის“ ფორმირებას იწვევს.

ქიმიური პლატფორმა რთული მოლეკულებისთვის

გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ეს კრისტალური სტრუქტურა აჩქარებს რეაქციებს. „ქსელის“ შიგნით წყალბადის ციანიდი გარდაიქმნება წყალბადის იზოციანიდად. ეს პროცესი რამდენიმე წუთიდან რამდენიმე დღემდე გრძელდება.

კრიოქიმიური სტანდარტებით, ეს ძალიან სწრაფია. წყალბადის იზოციანიდს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ამინომჟავებისა და ნუკლეობაზების წარმოქმნაში, რომლებიც მოგვიანებით გამოიყენება ცილებისა და დნმ-ის ფორმირებისთვის.

დედამიწიდან სხვა სამყაროებამდე

წამყვანი ავტორი მარტინ რამი აღნიშნავს, რომ სიცოცხლის წარმოშობის ზუსტი სცენარის რეკონსტრუქცია შეუძლებელია. თუმცა, მისი თქმით, შესაძლებელია იმ მექანიზმების გაგება, რომლითაც ძირითადი კომპონენტები წარმოიქმნება. მეცნიერები გვთავაზობენ მოდელირების შედეგების ექსპერიმენტულად შემოწმებას.

აღმოჩენა მნიშვნელოვანია ასტრობიოლოგიისთვის. წყალბადის ციანიდი კომეტებსა და სატურნის მთვარე ტიტანზეა აღმოჩენილი. ეს ნიშნავს, რომ მსგავსი პროცესები შესაძლოა არა მხოლოდ დედამიწაზე მომხდარიყო.