Кредитна слика: НАСА
Цхристопхер Цхиба је главни истраживач водећег тима НАСИ института НАСА-иног института за астробиологију. Цхиба је раније водио Центар за проучавање живота у универзуму Института СЕТИ. Његов тим НАИ спроводи широк спектар истраживачких активности, сагледавајући животне почетке на Земљи и могућности живота на другим световима. Генерални уредник часописа Астробиологи, Хенри Бортман, недавно је са Цхибом разговарао о неколико пројеката свог тима који ће истражити порекло и значај кисеоника у Земљиној атмосфери.
Астробиологи Магазине: Многи пројекти на којима ће чланови вашег тима радити имају везе са кисеоником у Земљиној атмосфери. Данас је кисеоник значајна компонента ваздуха који удишемо. Али на раној Земљи било је врло мало кисеоника у атмосфери. Доста се расправља о томе како и када атмосфера планете постаје кисеонична. Можете ли објаснити како ће истраживање вашег тима приступити овом питању?
Цхристопхер Цхиба: Уобичајена прича, са којом сте вероватно познати, је да је након што се развила фотосинтеза кисеоника, на раној Земљи тада постојао огроман биолошки извор кисеоника. То је уобичајени приказ. Можда је тачно, а оно што је обично случај у оваквим аргументима није да ли је један ефекат тачан или не. Вероватно су многи ефекти били активни. Питање је шта је био доминантан ефекат или је ли постојало неколико ефеката упоредивог значаја.
Истраживач Института СЕТИ Фриедеманн Фреунд има потпуно небиолошку хипотезу о повећању кисеоника, о чему има одређену експерименталну подршку у лабораторијским радовима. Хипотеза је да се, када се стене очврснују из магме, у њих уносе мале количине воде. Хлађење и касније реакције доводе до стварања перокси веза (које се састоје од атома кисеоника и силицијума) и молекуларног водоника у стијенама.
Затим, када се магнетска стена накнадно преврне, перокси везе стварају водоник пероксид, који се разлаже у воду и кисеоник. Дакле, ако је ово тачно, једноставно испирање магнетних стијена ће бити извор слободног кисеоника у атмосфери. А ако погледате неке количине кисеоника које Фриедеманн може да испушта из стијена у добро контролисаним ситуацијама у својим почетним експериментима, можда је то био значајан и значајан извор кисеоника на раној Земљи.
Чак и поред фотосинтезе, у било којем свету налик Земљи могао би постојати природни извор кисеоника који је имао магнетску активност и течну воду на располагању. Ово би сугерисало да би оксидација површине могла да буде нешто што очекујете да се догоди, било да се фотосинтеза дешава прерано или касно. (Наравно, време тога зависи и од потонућа кисеоника.) Наглашавам да је у овом тренутку све хипотеза, за много пажљивије истраге. Фриедеманн је до сада радио само пилот експерименте.
Једна од занимљивих ствари у вези са Фриедеманновом идејом је та да она сугерише да би на планетама могао бити важан извор кисеоника, потпуно независан од биолошке еволуције. Тако да може постојати природни покретач ка оксидацији површине једног света, са свим последицама које су последица еволуције. Или можда не. Поента је у томе да обавите посао и откријете.
Друга компонента његовог рада, коју ће Фриедеманн обављати са микробиологом Линн Ротхсцхилд из НАСА-иног истраживачког центра Амес, има везе са овим питањем да ли сте у окружењима повезаним са истрошеним магнетним стијенама и производњом кисеоника могли створити микро окружење које омогућио би да се одређени микроорганизми који живе у тим срединама пре прилагођавају окружењу богатом кисеоником. Они ће радити са микроорганизмима како би покушали да одговоре на то питање.
САМ: Емма Банкс посматраће хемијске интеракције у атмосфери Сатурновог месеца Титан. Како се то везује за разумевање кисеоника на раној Земљи?
ЦЦ: Емма гледа на други абиотски начин који би могао бити важан за оксидацију светске површине. Емма ради хемијске рачунске моделе, све до квантног механичког нивоа. Изводи их у више контекста, али шта је битно за овај предлог има везе са формирањем измаглице.
На Титану - а вероватно и на раној Земљи, у зависности од вашег модела атмосфере ране Земље - долази до полимеризације метана (комбинација молекула метана у веће молекуле ланца угљоводоника) у горњој атмосфери. Атмосфера титана је неколико процената метана; скоро сав остатак је молекулски азот. Бомбардована је ултраљубичастом светлошћу од сунца. Такође је бомбардовано наелектрисаним честицама из Сатурнове магнетосфере. Ефекат тога, делујући на метан, ЦХ4, је да разгради метан и полимеризира у угљене угљоводонице са дужим ланцем.
Ако започнете полимеризацију метана у све дуже и дуже ланце угљеника, сваки пут када додате још један угљен у ланац, мораћете да се ослободите мало водоника. На пример, да бисте прешли из ЦХ4 (метан) у Ц2Х6, (етан), морате да се ослободите два водоника. Водоник је изузетно лаган атом. Чак и ако чини Х2, то је изузетно лаган молекул, и тај се молекул изгубио са врха атмосфере Титана, баш као што се изгубио и од врха Земљине атмосфере. Ако издувате водоник са врха атмосфере, нето ефекат је оксидација површине. Дакле, то је други начин који вам даје нето оксидацију светске површине.
Емму ово занима пре свега у вези са оним што се догађа на Титану. Али такође је потенцијално релевантан као врста глобалног оксидацијског механизма за рану Земљу. А, доводећи азот у слику, она је заинтересована за потенцијалну производњу аминокиселина из ових услова.
САМ: Једна од мистерија о раном животу на Земљи је како је преживела штетне ефекте ултраљубичастог (УВ) зрачења пре него што је у атмосфери било довољно кисеоника да обезбеди озонски штит. Јанице Бисхоп, Натхалие Цаброл и Едмонд Грин, сви из Института СЕТИ, истражују неке од ових стратегија.
ЦЦ: И ту је пуно потенцијалних стратегија. Једно је бити довољно дубоко испод површине, било да говорите о копну или мору, да будете потпуно заштићени. Друга је заштита од минерала у самој води. Јанице и Линн Ротхсцхилд раде на пројекту који проучава улогу минерала жељезовог оксида у води као својеврсну УВ заштиту.
У недостатку кисеоника, гвожђе у води би било присутно као железов оксид. (Када имате више кисеоника, гвожђе даље оксидира; постаје жељезо и испада.) Оксид влакана је потенцијално могао да има улогу ултраљубичастог оклопа у раним океанима, или у раним локвама или језерима. Да бисте истражили колико је добар као потенцијални УВ-штит, можда бисте желели да извршите неколико мерења, укључујући мерења у природном окружењу, као што је Иелловстоне. И опет постоји микробиолошка компонента у раду, са Линновим учешћем.
Ово је повезано са пројектом који Натхалие Цаброл и Едмонд Грин спроводе, из другачије перспективе. Натхалие и Едмонд су веома заинтересовани за Марс. Обоје су из научног тима Марс Екплоратион Ровер. Поред свог рада на Марсу, Натхалие и Едмонд истражују окружења на Земљи као Марсове аналогне локације. Једна од њихових тема истраживања су стратегије преживљавања у срединама са високим УВ зрачењем. Постоји језеро високо шест километара на Лицанцабур-у (успавани вулкан у Андама). Сада знамо да у том језеру постоји микроскопски живот. И ми бисмо желели да знамо које су његове стратегије за опстанак у окружењу високог УВ? А то је другачији, врло емпиријски начин да се постави питање о томе како је живот преживео у високо-УВ окружењу које је постојало на раној Земљи.
Ова четири пројекта су спојена, јер имају везе са порастом кисеоника на раној Земљи, како су организми преживели пре него што је у атмосфери дошло до значајног кисеоника и потом, како се све то односи на Марс.
Изворни извор: Астробиологи Магазине
