اکتشاف در اعماق دریا نشان می دهد که چگونه زندگی بدون زیست شناسی ممکن است آغاز شود.

دانشمندان چینی ترکیبات آلی غیرزیست را در پوسته اقیانوسی یافته‌اند که چرخه‌های کربنی در اعماق دریا و منشأ حیات را روشن می‌کند و پیامدهایی برای یافتن حیات در سیارات دیگر دارد.

یک تیم تحقیقاتی چینی ترکیبات آلی غیرزیست را در پوسته اقیانوسی ریج جنوب غربی هند کشف کرده و مکانیزم مولکولی را برای تراکم آلی پیشنهاد کرده است.

این کشف بر اساس شناسایی قبلی آنها از مواد آلی غیر زنده در مقیاس نانو در سنگ های گوشته از سنگر یاپ در سال 2021 است. این نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در درک ما از چرخه کربن در اعماق دریا و منشاء حیات است و مسیرهای کلیدی برای مواد آلی غیر زنده سنتز در طبیعت را روشن می کند.

یافته های این تیم در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شد. دکتر نان جینگبو از موسسه زمین شناسی و دیرینه شناسی نانجینگ آکادمی علوم چین (NIGPAS) اولین نویسنده مقاله به همراه دکتر پنگ شیائوتنگ از موسسه علوم و مهندسی اعماق دریا آکادمی علوم چین است. به عنوان نویسنده مربوطه خدمت می کند.

ظهور حیات و سیستم های هیدروترمال در اعماق دریا

منشا حیات یکی از چالش برانگیزترین سؤالات علم است. سیستم‌های گرمابی اعماق دریا مکان‌هایی بالقوه برای ظهور حیات و تمرکز اصلی در جستجوی حیات فرازمینی هستند. این سیستم‌ها شرایط ایده‌آلی مواد و انرژی را برای واکنش‌های شیمیایی پری‌بیوتیک در زمین اولیه فراهم می‌کردند و باعث تشکیل مولکول‌های آلی کوچک تحت کاتالیز غیر آنزیمی شدند.

با تکیه بر این، واکنش‌های پلیمریزاسیون آلی کاتالیز شده با مواد معدنی، پایه‌ای را برای تولید ترکیبات آلی پیچیده‌تر گذاشت، که تکامل از ترکیبات آلی ساده به ساختارهای عملکردی پیچیده را تسهیل کرد و در نهایت منجر به پیدایش اشکال حیات شد.

روش ها و یافته های تحقیق

نان و همکارانش از طریق تجزیه و تحلیل نمونه‌های بازالت به‌دست‌آمده توسط وسیله نقلیه تحت اشغال انسان (HOV) شن های یونگ شی (TS-10)، برای اولین بار وجود ماده کربنی غیر زنده در مقیاس میکرون را گزارش کردند. پوسته اقیانوسی بالای خط الراس جنوب غربی هند.آنها همچنین یک ارتباط مکانی نزدیک بین این ماده آلی و محصولات برهمکنش آب و سنگ، مانند گوتیت را کشف کردند.

با استفاده از تکنیک‌های میکروآنالیز درجا چندوجهی، از جمله میکروسکوپ الکترونی، طیف‌سنجی جرمی یونی ثانویه زمان پرواز، و میکروسکوپ نیروی ناشی از عکس همراه با طیف‌سنجی نانو مادون قرمز، محققان به طور جامع عدم وجود گروه‌های عاملی بیومولکولی مشخص در ماده کربنی را تأیید کردند.

بینش نظری و مفاهیم گسترده تر

بر این اساس، تیم تحقیقاتی از محاسبات تئوری تابعی چگالی (DFT) برای پیشنهاد نقش حیاتی گوتیت در سنتز کاتالیزوری در مقیاس مولکولی مواد کربنی غیر زنده استفاده کردند.

در این فرآیند، هیدروژن حاصل از سیالات گرمابی در یک چرخه کاتالیزوری بر روی سطح گوتیت شرکت می کند و نقش کلیدی در فعال سازی اولیه دی اکسید کربن و رشد زنجیره کربن (C-C) در طول تراکم آلی ایفا می کند.

این مطالعه پیشگام، میکروآنالیز چندوجهی درجا را با محاسبات DFT ادغام می‌کند تا سنتز آلی غیرزیست طبیعی را کشف کند، و درک عمیقی از مکانیسم‌های تشکیل ماده کربنی غیرزیست در پشته‌های میانی اقیانوس، که به عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی حیاتی عمل می‌کنند، ارائه کند.

این تحقیق نه تنها پایه‌ای را برای درک واکنش‌های کاتالیزوری آلی طبیعی با واسطه مواد معدنی ایجاد می‌کند، بلکه مرجع مهمی برای شناسایی مواد آلی غیرزیست در سیستم‌های گرمابی در دیگر سیارات سنگی فراهم می‌کند.

مرجع: “کشف مسیرهای سنتز آلی غیر زنده در پوسته مافیک پشته های میانی اقیانوسی” توسط جینگبو نان، شیائوتنگ پنگ، الیور پلومپر، آیریس سی تن هاو، جینگ-گوانگ لو، کیان-بائو لیو، شائو-لین لی، یینگجی هو، یو لیو، ژن شن، ویچی یائو، رنبیائو تائو، مارتینا پرینر و یونگ شیانگ لو، 10 اکتبر 2024، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.