Những phản ứng hóa học, tạo ra khí hydro, được cho là một trong những nguồn năng lượng sớm nhất cho sự sống trên Trái đất.
Theo một nghiên cứu mới của nghiên cứu mới đây, một phản ứng hóa học giữa khoáng chất và nước có chứa sắt có thể tạo ra đủ hydro hydro Food để duy trì các cộng đồng vi sinh vật sống trong lỗ chân lông và các vết nứt trong khối lượng đá khổng lồ dưới đáy đại dương và các phần của lục địa. Đại học Colorado Boulder.
Các phát hiện, được công bố trên tạp chí Nature Geoscience, cũng gợi ý về khả năng cuộc sống phụ thuộc hydro có thể tồn tại ở nơi đá lửa giàu sắt trên sao Hỏa từng tiếp xúc với nước.
Hành tinh sao Hỏa - chín muồi để khám phá. Nó giống thế giới giống như Trái đất nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, với bầu không khí mỏng và một ngày gần 24 giờ.
Các nhà khoa học đã điều tra kỹ lưỡng làm thế nào các phản ứng nước đá có thể tạo ra hydro ở những nơi có nhiệt độ quá nóng để sinh vật sống, chẳng hạn như trong các tảng đá trải qua hệ thống thông gió thủy nhiệt dưới đáy Đại Tây Dương. Các khí hydro được tạo ra trong các loại đá này cuối cùng cũng nuôi sống sự sống của vi sinh vật, nhưng các cộng đồng chỉ nằm trong các ốc đảo nhỏ, mát hơn, nơi các chất lỏng thông hơi trộn với nước biển.
Nghiên cứu mới, do Phó nghiên cứu của CU-Boulder Lisa Mayhew dẫn đầu, đã bắt đầu điều tra xem liệu các phản ứng sản xuất hydro cũng có thể xảy ra trong những tảng đá phong phú hơn nhiều được thấm vào nước ở nhiệt độ đủ mát để sự sống tồn tại.
Các phản ứng đá-nước tạo ra khí hydro được cho là một trong những nguồn năng lượng sớm nhất cho sự sống trên Trái đất, ông Mayhew, người đã nghiên cứu về nghiên cứu tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của giáo sư CU-Boulder, phó giáo sư Alexis Templeton ở Khoa Khoa học Địa chất.
Tuy nhiên, chúng ta biết rất ít về khả năng hydro sẽ được tạo ra từ những phản ứng này khi nhiệt độ đủ thấp để sự sống có thể tồn tại. Nếu những phản ứng này có thể tạo ra đủ hydro ở những nhiệt độ thấp này, thì vi sinh vật có thể sống trong những tảng đá nơi phản ứng này xảy ra, có khả năng là môi trường sống vi sinh vật khổng lồ cho sự sống sử dụng hydro.
Khi đá lửa, hình thành khi magma từ từ nguội dần trong lòng Trái đất, bị nước biển xâm nhập, một số khoáng chất giải phóng các nguyên tử sắt không ổn định vào trong nước. Ở nhiệt độ cao - ấm hơn 392 độ F (200 độ C) - các nhà khoa học biết rằng các nguyên tử không ổn định, được gọi là sắt khử, có thể nhanh chóng phân tách các phân tử nước và tạo ra khí hydro, cũng như các khoáng chất mới chứa sắt trong quá trình oxy hóa, ổn định hơn hình thức.
Mayhew và các đồng tác giả của cô, bao gồm Templeton, đã nhấn chìm những tảng đá trong nước khi không có oxy để xác định xem một phản ứng tương tự có xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiều hay không, từ 122 đến 212 độ F (50 đến 100 độ C). Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những tảng đá đã tạo ra hydro - có khả năng đủ hydro để hỗ trợ sự sống.
Để hiểu chi tiết hơn về các phản ứng hóa học tạo ra hydro trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng bức xạ synchrotron, được tạo ra bởi các electron quay quanh vòng lưu trữ nhân tạo - để xác định loại và vị trí của sắt trong đá trên kính hiển vi.
Các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ thấy rằng chất sắt khử trong các khoáng chất như olivin đã chuyển sang trạng thái oxy hóa ổn định hơn, giống như xảy ra ở nhiệt độ cao hơn. Nhưng khi họ tiến hành phân tích của họ tại Nguồn sáng bức xạ Synchrotron Stanford tại Đại học Stanford, họ đã rất ngạc nhiên khi tìm thấy sắt bị oxy hóa mới hình thành trên các khoáng chất spin spin có trong đá. Spinel là khoáng chất có cấu trúc hình khối có tính dẫn điện cao.
Việc tìm thấy sắt bị oxy hóa trên các spinel đã khiến nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng, ở nhiệt độ thấp, các spinel dẫn điện đã giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi electron giữa sắt và nước khử, một quá trình cần thiết để sắt phân tách các phân tử nước và tạo ra hydro khí ga.
Sau khi quan sát sự hình thành sắt bị oxy hóa trên spinel, chúng tôi nhận ra có mối tương quan chặt chẽ giữa lượng hydro được tạo ra và phần trăm thể tích của các pha spinel trong vật liệu phản ứng, chanh Mayhew nói. Nói chung, càng nhiều spinel, càng nhiều hydro.
Không chỉ có một khối lượng đá tiềm tàng lớn trên Trái đất có thể trải qua các phản ứng nhiệt độ thấp này, mà các loại đá tương tự cũng phổ biến trên sao Hỏa, Mayhew nói. Các khoáng chất hình thành do kết quả của các phản ứng đá nước trên Trái đất cũng đã được phát hiện trên Sao Hỏa, điều đó có nghĩa là quá trình được mô tả trong nghiên cứu mới có thể có tác động đến môi trường sống của vi khuẩn sao Hỏa tiềm năng.
Mayhew và Templeton đang xây dựng nghiên cứu này cùng với các đồng tác giả của họ, bao gồm Thomas McCollom tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian CU-Boulder, để xem liệu các phản ứng sản xuất hydro có thực sự duy trì vi khuẩn trong phòng thí nghiệm hay không.
Thông qua Đại học Colorado Boulder