Życie zaczęło ewoluować na Ziemi blisko 4 miliardy lat temu. Przynajmniej w tamtym czasie już się działy w pierwotnym oceanie określone reakcje chemiczne, które utorowały drogę do powstania zalążków coraz to bardziej złożonych związków organicznych. Istnieje wiele teorii, gdzie i jak mogło do tego dojść. Jednym ze sugerowanych środowisk, które dawały korzystne dla powstania życia warunki, są kominy hydrotermalne.
Czytaj też: Dziwny “śnieg” w środku planet wyłącza pole magnetyczne. Ziemię też to czeka?
Pod tym terminem kryje się szeroki wachlarz różnych podmorskich struktur, z których wydobywa się wiele gorących gazów. Takie ekshalacje potrafią być bogate w wiele cennych składników. Obecnie kominy hydrotermalne znajdują się w zdecydowanej większości wzdłuż ryftów oceanicznych, gdzie bazaltowa skorupa ziemska jest wyraźnie cieńsza, a dostawa ciepła z wnętrza Ziemi o wiele intensywniejsza.
Kominy hydrotermalne sprzed 3,5 miliarda lat dają wskazówkę na temat rozwoju życia na Ziemi
Wiemy, jak wyglądają współczesne kominy, ale w jaki sposób zachowały się on w zapisie kopalnym do dzisiaj? Próżno szukać nam w skałach struktur przypominających jakieś pionowe kształty, czy imitujących „kominy”. Poszukiwania powinniśmy skupiać na składzie mineralnym i wieku konkretnych formacji skalnych.
Czytaj też: To tu narodziło się życie na Ziemi 4 miliardy lat temu! Czym są te osobliwe jeziora?
Przykładem pozostałości po dawnych podmorskich ekshalacjach są jaspility z formacji Dresser, która liczy aż 3,5 miliarda lat i znajduje się w obrębie pradawnego kratonu (przodka kontynentu) Pilbara w Australii. Z punktu widzenia petrografii (dziedziny zajmującej się opisywaniem skał) są to zmetamorfizowane skały osadowe zbudowane przede wszystkim z kwarcu i hematytu (tlenku żelaza (III)), które mają wstęgową teksturę.
Takie pasiaste ułożenie składników mineralnych jasno wskazuje nam, że mamy do czynienia ze skałą należącą wstęgowych rud żelazistych – formacji, która powstawała tylko w tak odległych erach (przed wyewoluowaniem komórkowych organizmów) w środowisku otwartego morza m.in. pod wpływem wulkanizmu lub działalności wspomnianych kominów hydrotermalnych.
Czytaj też: Odkryli głaz zbliżający się do Ziemi. Trzy godziny później rozpadł się nad Berlinem
Naukowcy z Uniwersytetu Zachodniej Australii przeprowadzili badania na jaspilitach z formacji Dresser, o czym napisali w periodyku Science Advances. Przede wszystkim chcieli oni spojrzeć na skład chemiczny i mineralogiczny skał. Jedną z metod analitycznych była transmisyjna mikroskopia elektronowa. W takiej skali badacze byli w stanie sprawdzić skład nawet najmniejszych minerałów. Poza kwarcem i hematytem zidentyfikowali również nanokryształy greenalitu i fluorapatytu.
Greenalit i fluorapatyt jako minerały, które uruchomiły prawdziwą lawinę… życia
Ich zdaniem oba minerały w formie rozpuszczonej wchodziły w skład wrzącej pary wydobywającej z kominów hydrotermalnych w erze archaiku. Greenalit jest krzemianem warstwowym z grupy kaolinitu-serpentynu, który zawiera w swojej strukturze zarówno dwu-, jak i trójwartościowe żelazo. Jego wzór wygląda następująco: (Fe2+,Fe3+)2-3Si2O5(OH)4.
Natomiast fluorapatyt (fosforan wapnia z fluorkiem/chlorkiem wapnia) uznawany jest przede wszystkim za źródło fosforu. Ten minerał nie rozpuszcza się w dzisiejszych wodach głębin oceanicznych, zatem wnioskuje się, że 3,5 miliarda lat temu skład pierwotnego oceanu musiał być zdecydowanie inny niż dzisiejszy. Stężenie fosforu w nim było najpewniej od 10 do 100 razy większe – informuje profesor Birger Rasmussen, pierwszy autor artykułu w Science Advances, cytowany w informacji prasowej Uniwersytetu Zachodniej Australii.
Czytaj też: Pod Himalajami rozłamuje się Ziemia. Czym są te nieprzewidywalne ruchy?
Te doniesienia z Australii są bardzo ważne, zwłaszcza w sprawie fluorapatytu. Dzięki tym wynikom badań możemy sądzić, że kominy hydrotermalne były w najdawniejszej przeszłości geologicznej swoistymi fabrykami nanocząstek dwuwartościowego żelaza i fosforu potrzebnych do dalszych reakcji katalitycznych i biosyntezy.
Nie oznacza to, że z tych składników zbudowane były pierwsze formy życia. 3,5 miliarda lat temu najprawdopodobniej (choć niewykluczone) nie istniały jeszcze żadne bakterie, ani organizmy jednokomórkowe. Niemniej możemy otwarcie przypuszczać, że wokół podmorskich wyziewów gazów dochodziło do ważnych procesów, które uruchomiły prawdziwą ewolucyjną lawinę, która tak naprawdę trwa do dzisiaj.