Bilim adamları karasal kaplıcalarda yaşamın yaratılmasında demir sülfürlerin olası rolünü ortaya koyuyor

Uluslararası bir bilim insanı ekibi, demir sülfürlerin Dünya’nın ilk karasal kaplıcalarında yaşamın oluşumundaki potansiyel rolünü vurgulayan bir çalışma yayınladı. Araştırmacılara göre sülfitler, gaz halindeki karbondioksitin enzimatik olmayan yollarla prebiyotik organik moleküllere indirgenmesini katalize etmiş olabilir.

Bu çalışma, ortaya çıkan Doğa İletişimiDünya’nın ilk karbon döngüleri ve prebiyotik kimyasal reaksiyonları hakkında yeni bilgiler sunarak demir sülfürlerin yaşamın karasal kaplıcaların kökeni hipotezini desteklemedeki öneminin altını çiziyor.

Çalışma, Çin Bilimler Akademisi Nanjing Jeoloji ve Paleontoloji Enstitüsü’nden Dr. Nan Jingbo; Japonya Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü’nden Dr. Luo Shunqin; Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi’nden Dr. Quoc Phuong Tran ve diğer araştırmacılar.

Erken dönem Dünya’nın hidrotermal sistemlerinde bol miktarda bulunan demir sülfürler, modern metabolik sistemlerdeki kofaktörlerin işlevine benzer şekilde temel prebiyotik kimyasal reaksiyonları kolaylaştırmış olabilir. Demir sülfürler ve yaşamın kökeni üzerine yapılan önceki çalışmalar, öncelikle yüksek sıcaklık, basınç, pH değişimleri ve hidrojen (H) gibi uygun koşulları sağlayan derin deniz alkalin hidrotermal menfezlerine odaklanmıştı.₂) serpantinizasyondan – prebiyotik karbon fiksasyonunu desteklediği düşünülen faktörler.

Ancak bazı bilim adamları, zengin mineral içerikleri, çeşitli kimyasallar ve bol güneş ışığı nedeniyle karasal kaplıcaların yaşamın kökenine dair başka bir makul ortam olduğunu öne sürüyorlar.

Demir sülfürlerin karasal prebiyotik karbon fiksasyonundaki rolünü araştırmak için araştırma ekibi, saf demir sülfit ve manganez, nikel, titanyum ve kobalt gibi yaygın kaplıca elementleriyle katkılanmış demir sülfürler dahil olmak üzere, mackinawit’ten bir dizi nano ölçekli demir sülfür sentezledi.

Deneyleri, bu demir sülfitlerin H’yi katalize edebildiğini gösterdi.₂CO’nun güdümlü azaltılması₂ belirli sıcaklıklarda (80–120 °C) ve atmosferik basınçta. Metanol üretimini ölçmek için gaz kromatografisi kullanıldı.

Çalışma, manganez katkılı demir sülfitlerin 120 °C’de oldukça yüksek katalitik aktivite sergilediğini buldu. Bu aktivite, UV-görünür (300-720 nm) ve UV ile güçlendirilmiş (200-600 nm) ışıkla daha da güçlendirildi; bu, güneş ışığının, kimyasal süreçleri kolaylaştırarak bu reaksiyonu yönlendirmede rol oynayabileceğini öne sürdü. Ek olarak, su buharının eklenmesi katalitik aktiviteyi artırdı; bu da buhar yüklü karasal sıcak kaynakların, Dünya’nın erken dönemlerinde enzimatik olmayan organik sentezler için anahtar alanlar olarak hizmet etmiş olabileceğini daha da destekledi.

H’nin arkasındaki mekanizmayı daha fazla araştırmak için₂güdümlü CO₂ ekip, dağınık yansıma kızılötesi Fourier dönüşümü spektroskopisini (DRIFTS) kullanarak yerinde analizler gerçekleştirdi.

Sonuçlar reaksiyonun muhtemelen ters su-gaz değişimi (RWGS) yoluyla ilerlediğini gösterdi; burada CO₂ ilk önce karbon monoksite (CO) indirgenir, bu daha sonra metanol oluşturmak üzere hidrojenlenir.

Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesaplamaları, manganez katkılamanın sadece reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürmekle kalmayıp aynı zamanda yüksek verimli elektron transfer bölgelerini ortaya çıkararak reaksiyon verimliliğini arttırdığını ortaya çıkararak ek bilgiler sağladı. Demir sülfitlerin redoks özellikleri, onları işlevsel olarak modern metabolik enzimlere benzer hale getirir ve prebiyotik karbon fiksasyonu için kimyasal bir temel sağlar.

Bu araştırma, demir sülfitlerin, Dünya’nın ilk karasal kaplıcalarında prebiyotik karbon fiksasyonunu katalize etme potansiyelinin altını çizerek, yaşamın kökenlerini keşfetmek için yeni yönler açıyor ve dünya dışı yaşamı arama çabalarını destekliyor.