Глубоководные гидротермальные источники генерируют энергию без жизни

В глубинах Тихого океана, на глубине почти 6 000 метров под поверхностью в Марианской впадине, ученые обнаружили гидротермальные источники, которые могут содержать важнейшие сведения о происхождении жизни на Земле. Недавнее исследование, проведенное учеными из Научно-исследовательского института Рикен и Токийского технологического института, показало, что эти источники могут вырабатывать энергию без участия живых клеток.

Производство энергии без жизни на дне океана

В этом исследовании ученые изучили гидротермальные источники — геологические образования, в которых нагретая магмой вода, богатая минералами, выбрасывается в океан. Эти источники имеют большое значение благодаря своей способности создавать наноструктуры, которые действуют как селективные ионные каналы. По сути, они работают как естественные фильтры, пропуская одни заряженные частицы и блокируя другие.

Этот селективный процесс приводит к небольшой, но крайне важной разнице в напряжении — явление, подобное тому, как работают ионные каналы в живых клетках. Однако в данном случае, как поясняет Science Alert, в процесс не вовлечена органическая материя, что позволяет предположить, что такое производство энергии — так называемое осмотическое преобразование энергии— могло существовать на Земле еще до зарождения жизни. Это открытие указывает на пребиотический мир, в котором производство энергии могло послужить основой для возникновения живых клеток.

Что такое гидротермальные источники и почему они важны?

Гидротермальные источники расположены в местах, где магма нагревает воду, просочившуюся в земную кору, и выталкивает ее обратно в океан, обогащая минералами и энергией. Считается, что эти динамичные среды играют ключевую роль в зарождении жизни. Отличительной особенностью жерл, изученных в данном исследовании, является их сложный минеральный состав, что делает их особенно интригующими для ученых.

Исследователи внимательно изучили 84-сантиметровый (33-дюймовый) образец гидроксида магния из жерловых структур. Они обнаружили удивительное: кристаллы, расположенные в прямых каналах, которые управляют потоком жидкости, генерируя измеримое напряжение на поверхности. Эти находки позволяют предположить, что те же энергетические процессы, которые мы наблюдаем в современных формах жизни, могут происходить и в чисто геологических средах.

Голубая энергия и будущее сбора энергии

Хотя это исследование в первую очередь посвящено происхождению жизни, оно также открывает путь к новым приложениям в области сбора энергии. Как объясняет Science Alert, концепция «голубой энергии» подразумевает получение электричества за счет разницы в солености между соленой и пресной водой, что в точности повторяет процесс, происходящий в естественных подводных источниках. Поняв, как природа генерирует осмотическую энергию, ученые смогут разработать более эффективные, экологичные и экономичные способы использования этой энергии для нужд человека.

Что это значит для понимания происхождения жизни

Пожалуй, самый захватывающий аспект этого открытия — возможность ответить на один из самых старых вопросов в науке: Как жизнь возникла из неживой материи? Данное исследование показывает, что условия для выработки энергии в глубоководных жерлах могли существовать задолго до возникновения жизни, создавая благодатную среду для появления живых клеток.

Изучая эти природные процессы, исследователи надеются узнать больше о том, как формировались основные строительные блоки жизни не только на Земле, но и, возможно, на других планетах (или лунах), где существуют аналогичные условия.

Исследования гидротермальных источников также подчеркивают важность этих экосистем для понимания глобальных экосистемных процессов. Они служат домом для уникальных организмов, адаптированных к экстремальным условиям, что дает ценную информацию о возможностях жизни в других непредсказуемых средах, таких как подземные океаны на спутниках Юпитера и Сатурна. Эти экосистемы могут содержать ключи к разгадке жизни в местах, где традиционные условия для существования организмов отсутствуют.

Кроме того, изучение минералов и химических реакций, происходящих в гидротермальных источниках, может помочь в разработке новых материалов и технологий. Понимание этих процессов открывает путь к созданию инновационных методов для экологически чистой добычи энергии, что представляет собой важный шаг к устойчивому будущему.

В свете этих открытий становится очевидным, что гидротермальные источники не только помогают разгадать загадки прошлого, но и имеют потенциал для создания более эффективных технологий в будущем. Они могут стать основой для новых науковедческих направлений, которые исследуют взаимодействие живого и неживого, открывая горизонты для будущих исследований.