I ricercatori sono stati in grado di simulare alcune delle condizioni chiave della fratturazione della roccia nel sottosuolo utilizzando fiale in laboratorio. Le rocce rappresentative della crosta oceanica e continentale sono state frantumate sotto azoto, aggiunte ad acqua priva di ossigeno, quindi riscaldate. Credito:Jon Telling / Jordan Stone / Università di Newcastle
Gli scienziati dell'Università di Newcastle hanno scoperto una fonte di ossigeno che potrebbe aver influenzato l'evoluzione della vita prima dell'avvento della fotosintesi.
Il progetto di ricerca pionieristico, guidato dalla School of Natural and Environmental Sciences dell'Università di Newcastle e pubblicato oggi su Nature Communications, scoperto un meccanismo in grado di generare perossido di idrogeno dalle rocce durante il movimento di faglie geologiche.
Sebbene ad alte concentrazioni il perossido di idrogeno possa essere dannoso per la vita, può anche fornire un'utile fonte di ossigeno ai microbi. Questa fonte aggiuntiva di ossigeno potrebbe aver influenzato la prima evoluzione, e forse anche l'origine, della vita in ambienti caldi sulla Terra primordiale prima dell'evoluzione della fotosintesi.
Nelle regioni tettonicamente attive, il movimento della crosta terrestre non solo genera terremoti, ma crivella il sottosuolo di crepe e fratture rivestite da superfici rocciose altamente reattive contenenti molte imperfezioni o difetti. L'acqua può quindi filtrare e reagire con questi difetti sulla roccia appena fratturata.
In laboratorio, lo studente del Master Jordan Stone ha simulato queste condizioni frantumando granito, basalto e peridotite, tipi di roccia che sarebbero stati presenti nella prima crosta terrestre. Questi sono stati quindi aggiunti all'acqua in condizioni prive di ossigeno ben controllate a temperature variabili.
La ricerca indaga una fonte di ossigeno reattivo associata a faglie geologiche; una potenziale fonte di ossigeno prima che i cianobatteri ossigenano l'atmosfera terrestre. Questo ossigeno reattivo potrebbe avere un ruolo nell'evoluzione della vita da un mondo privo di ossigeno a uno ossigenato e ha contribuito alla chimica prebiotica nelle fratture del sottosuolo prima dell'origine della vita. Credito:Jon Telling / Jordan Stone / Università di Newcastle
Gli esperimenti hanno dimostrato che quantità sostanziali di perossido di idrogeno e, di conseguenza, potenzialmente ossigeno, sono state generate solo a temperature vicine al punto di ebollizione dell'acqua. È importante sottolineare che la temperatura di formazione del perossido di idrogeno si sovrappone agli intervalli di crescita di alcuni dei microbi più amanti del calore sulla Terra chiamati ipertermofili, inclusi antichi microbi evolutivi che consumano ossigeno vicino alla radice dell'albero universale della vita.
L'autore principale Jordan Stone, che ha condotto questa ricerca come parte del suo MRes in Environmental Geoscience, ha dichiarato:"Mentre ricerche precedenti hanno suggerito che piccole quantità di perossido di idrogeno e altri ossidanti possono essere formate dallo stress o dalla frantumazione delle rocce in assenza di ossigeno, questo è il primo studio a dimostrare l'importanza vitale delle temperature calde per massimizzare la generazione di perossido di idrogeno."
Il ricercatore principale, il dott. Jon Telling, docente senior, ha aggiunto:"Questa ricerca mostra che i difetti sulla roccia frantumata e sui minerali possono comportarsi in modo molto diverso da come ci si aspetterebbe che reagiscano superfici minerali più 'perfette'. Tutte queste reazioni meccanochimiche devono generare perossido di idrogeno , e quindi ossigeno, è acqua, rocce frantumate e alte temperature, che erano tutti presenti sulla Terra primordiale prima dell'evoluzione della fotosintesi e che potrebbero aver influenzato la chimica e la microbiologia nelle regioni calde e sismicamente attive dove la vita potrebbe essersi evoluta per la prima volta. "
L'autore principale Jordan Stone, che ha condotto questa ricerca come parte dei suoi MRes in Environmental Geoscience presso l'Università di Newcastle, nel Regno Unito, ha avviato uno degli esperimenti. Credito:Jon Telling / Jordan Stone / Università di Newcastle
Il lavoro è stato sostenuto attraverso sovvenzioni dal Natural Environmental Research Council (NERC) e dall'Agenzia spaziale britannica. Un nuovo importante progetto di follow-up guidato dal dottor Jon Telling, finanziato dal NERC, è in corso per determinare il significato di questo meccanismo per sostenere la vita nel sottosuolo terrestre. + Esplora ulteriormente
