Het leven op aarde is mogelijk ontstaan ​​in de chaos van vulkanische bliksem: ScienceAlert

By | February 10, 2024

Er wordt gespeculeerd dat de chaos van bliksem die door de lucht knettert een sleutelrol speelt bij het vrijkomen van elementen zoals fosfor, waardoor het toegankelijker wordt voor het ontluikende leven op de oude aarde.

Nu hebben wetenschappers geologisch bewijs gevonden dat de bliksemontladingen die verband houden met vulkanische gebeurtenissen mogelijk ook een rol hebben gespeeld bij de stikstoffixatie, waardoor deze ook beschikbaar is geworden voor biologische processen.

Omdat men denkt dat de aarde in haar jongere jaren ooit veel vulkanisch onstabieler is geweest, suggereert de ontdekking dat ongebreideld vulkanisme cruciaal zou kunnen zijn voor het ontstaan ​​van leven zoals wij dat kennen.

“Voor het eerst zijn er aanzienlijke hoeveelheden nitraat ontdekt in vulkanische afzettingen als gevolg van zeer grote explosieve uitbarstingen”, schrijft een team onder leiding van geowetenschapper Adeline Aroskay van de Sorbonne Universiteit.

“Deze resultaten leveren geologisch bewijs voor een unieke rol die onderzeese explosieve uitbarstingen spelen in hoogenergetische processen die essentieel waren bij het leveren van de bouwstenen voor het leven tijdens zijn opkomst op aarde.”

frameborder=”0″allow=”versnellingsmeter; automatisch afspelen; klembord schrijven; gecodeerde media; Gyroscoop; foto in foto; webshare “allowfullscreen>

Op de een of andere manier, toen de aarde nog wild en jong was, transformeerden processen op onze planeet een mengsel van ingrediënten in de dingen die nodig waren om leven te beginnen. Eén van de dingen die het leven nodig heeft is stikstof, een essentiële voedingsstof voor de opbouw van eiwitten, aminozuren en nucleïnezuren.

De aarde bevat tonnen stikstof; Ongeveer 78 procent van de atmosfeer bestaat uit dit spul. Maar de biologie heeft er geen toegang toe in zijn atmosferische vorm van moleculaire stikstof, of N2; De stikstofatomen moeten worden afgebroken en gebonden aan andere atomen om reactievere verbindingen zoals nitraten of ammoniak te vormen.

Nu er leven bestaat, kunnen biologische processen, zoals in microben die in de wortels van planten leven, het proces versnellen. Menselijke industriële technieken kunnen ook stikstof naar binnen pompen en verbindingen zoals ammoniak via de tanklading wegpompen.

Maar voordat er leven bestond, was er een niet-biologisch proces nodig om de stikstoffixatie te stimuleren. En dit is waar elektriciteit – bliksem – een rol gaat spelen. Elektrische ontladingen kunnen stikstof binden, zoals voor het eerst werd ontdekt in 1784.

En omdat bliksem zo alomtegenwoordig is bij vulkaanuitbarstingen dat het wordt veroorzaakt door enorme, golvende aswolken, dachten wetenschappers dat vulkanische bliksem mogelijk een rol heeft gespeeld bij het op gang brengen van de stikstofcyclus voordat er leven op de wereld was verschenen.

Experimentele studies hebben aangetoond dat dit mogelijk was, maar er was weinig geologisch bewijs dat stikstof als resultaat van dit proces werd vastgelegd.

Aroskay en haar team vonden dit bewijs in de vorm van nitraten ingebed in oude vulkanische afzettingen. Ze verzamelden monsters van een reeks vulkanische afzettingen van explosieve uitbarstingen in Turkije en Peru die 1,6 tot 20 miljoen jaar geleden plaatsvonden, waarbij ze specifiek op zoek waren naar nitraten, het eindproduct van stikstofoxidatie.

Ze vonden significante concentraties nitraten in alle afzettingen die ze onderzochten, met kenmerken die erop wezen dat het grootste deel ervan was gevormd tijdens vulkaanuitbarstingen. Dit is opmerkelijk, aldus de onderzoekers.

Ze bemonsterden ook jongere vulkanische afzettingen, ongeveer tussen 75.000 en 55.000 jaar oud, van minder explosieve uitbarstingen. Daar troffen ze ook nitraten aan.

Er was geen verband tussen de ouderdom van de afzetting en de nitraatconcentratie, wat volgens de onderzoekers betekent dat de afzetting van de verbindingen niet het resultaat is van geleidelijke processen die zich over lange perioden voordoen. De nitraten worden in één klap in het vulkanische gesteente gegoten.

De zwavel- en chloorconcentraties in de afzettingen suggereerden ook een vulkanische oorsprong. Alles bij elkaar genomen suggereert dit dat vulkanische bliksem stikstof in hoeveelheden kan binden die groot genoeg zijn om een ​​rol te spelen bij het ontstaan ​​van leven.

En het zou ons een hulpmiddel kunnen bieden voor het interpreteren van andere nitraatafzettingen over de hele wereld. In de Atacama-woestijn werd de aanwezigheid van nitraten bijvoorbeeld toegeschreven aan atmosferische afzettingen, omdat men geloofde dat de verhoudingen van zuurstofisotopen niet mogelijk waren in vulkanische afzettingen. De resultaten van het team laten zien dat deze verbindingen mogelijk zijn tijdens grote explosies.

“De ontdekking van nitraat in vulkanische afzettingen maakt dit het eerste veldbewijs en geologisch archief van N-fixatie door vulkanische bliksem, en dit kan belangrijke implicaties hebben”, schrijven de onderzoekers.

“We schatten dat er tijdens een grote explosie gemiddeld zo’n 60 teragram stikstof kan worden vastgelegd. Onze resultaten suggereren dat ondergrondse explosies een unieke rol kunnen spelen bij het leveren van essentiële ingrediënten voor het ontstaan ​​van leven op aarde.”

Het onderzoek is gepubliceerd in Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *