Науковці з американського Університету Джона Гопкінса відкрили раніше невідомі деталі про вміст вуглецю у глибоких земних надрах й висловили гіпотезу, як він міг вплинути на походження життя. До того ж розроблена ними модель пояснює, як формуються алмази.
Незважаючи на те, що життєво важлива роль вуглецю у чи не усіх біохімічних процесах на планеті вчених добре відома, досі бракувало інформації про кількість, фізичний стан та хімічні властивості вуглецю у земній корі. Геохімік з Університету Джона Гопкінса Дмитрій Свержевський, Вінченцо Станьйо та Фан Хуан на основі теоретичної моделі, створеної Свержевським, вперше вирахували, скільки вуглецю та які його типи існують на глибині 100 миль й за температури 2000 С.
В статті, опублікованій цього тижня у журналі Nature Geoscience, команда Сверженського продемонструвала, що на додачу до діоксиду вуглецю і метану, чиє існування глибоко в зонах субдукції (дотикання літосферних плит одна до одної) вже доведене, там існує ще й багатоманіття органічних карбонових сполук, які можуть бути основою процесу формування діамантів й, можливо, навіть поживою для примітивного мікробного життя.
Теоретична модель Сверженського, названа моделлю «глибоких підземних вод» (Deep Earth Water model), зробила можливим визначення хімічного складу рідин у земній мантії, які витискають тектонічні плити. Деякі з них, які знаходяться у хімічній рівновазі з перидотитовими мінералами мантії, містили сподівані діоксид вуглецю та метан. Проте інші – ті, що знаходяться в хімічній рівновазі з алмазами та еклогітовими мінералами, – як виявилось, містять такі незвичні вуглецеві сполуки, як оцтова кислота.
Високі концентрації вуглецевих сполук, про існування яких на таких глибинах раніше навіть не підозрювали, переносять великі вуглець з зони субдукції до лежачого над нею клину мантії, де вони, очевидно, впливають на структуру мантії й кругообіїг елементів в біосфері й атмосфері Землі.
«Цілком вірогідно, що мільярди років тому органічні “будівничі блоки життя” зародились саме глибоко під поверхнею Землі, а на поверхню їх транспортували потоки рідини між атмосферними плитами. Можливо, це ключ походження життя», - вказує Дмитрій Сверженський.
Команда Сверженського також висловила припущення, що рідини мантії з розрідженими карбоновими сполуками у способи, про які раніше наука не підозрювала, можуть брати участь у формуванні алмазів. Вважається, що, алмази утворюються внаслідок ланцюжка реакції, в основі яких лежить двоокису вуглецю або метану. Очевидно, що органічні сполуки, існування яких вчені виявили у мантії, пропонують цілком новий погляд на утворення цінних каменів.
Дослідження є частиною 10-річного глобального проекту Deep Carbon Observatory, мета якого – глибше зрозуміти роль вуглецю у хімічних процесах на Землі.
Deep-Earth carbon offers clues on origin of life:
New organic carbon species linked to formation of diamonds -- and life itself
ScienceDaily, 20/11/2014
Зреферував Євген Ланюк
22.11.2014