Naučnici s Univerziteta Washington otkrili su jezero koje bi moglo odgovarati Darwinovim "toplom malom jezeru" gdje je život započeo na prahistorijskoj Zemlji.
Tim naučnika otkrio je plitko "soda jezero" na zapadu Kanade koje ima hemiju i uvjete koji bi bili potrebni za spontanu sintezu kompleksnih molekula koje su dovele do pojave života na Zemlji prije otprilike 4 milijarde godina.
Soda jezera, poput onoga na koje se usredotočuje ovo istraživanje, mala su vodena tijela koja sadrže visoke razine otopljenih karbonata i natrija, slično kao da im je dodana velika količina sode. U ovom slučaju, visoke razine otopljenog natrija i karbonata uzrokovane su reakcijama između vode i vulkanskih stijena. Ova otkrića mogla bi pomoći u rješavanju dugotrajnog problema objašnjavanja kako je život na Zemlji nastao i mogla bi se primijeniti i na druge planete u Sunčevom sistemu, poput Marsa i Venere.
Fosfatni problem
Od 1950-ih, istraživačima je uspijevalo izazvati biološke molekule poput aminokiselina i građevinskih blokova RNK iz anorganskih molekula, ali postoji dugogodišnji problem s idućim korakom ovog procesa. RNK i DNK, ključne molekule života, kao i membrane živih stanica, trebaju osnovni kostur prirodnih molekula elementa fosfora, poznatih kao fosfati.
Koncentracije fosfata potrebne za stvaranje biomolekula u laboratoriju i do milion puta su veće od normalno prisutnih razina u rijekama, jezerima ili okeanima. Ovo je postalo poznato kao "fosfatni problem" u teorijama pojave života na Zemlji, a ovo novo istraživanje sugerira da bi soda jezera mogla biti rješenje.
"Mislim da ova soda jezera pružaju odgovor na fosfatni problem", rekao je David Catling, viši autor istraživanja i profesor zemaljskih i svemirskih znanosti na Univerzitetu Washington, u izjavi. "Naš odgovor je optimističan: Ovo okruženje trebalo bi postojati na ranoj Zemlji, i vjerojatno na drugim planetima, jer je to samo prirodan ishod načina na koji su površine planeta stvorene i kako funkcionira vodena hemija."
Osim visokih razina otopljenih karbonata i natrija, soda jezera također sadrže velike količine fosfata, s istraživanjem iz 2019. koje otkriva da koncentracije tih molekula u tim malim vodenim tijelima mogu biti do milion puta veće nego u tipičnim vodenim tijelima. To znači da bi soda jezera mogla biti idealna mjesta za nastanak ključnih molekula života.
Koljevka za nastanak života
Kako bi to testirali, Univerzitet Washington proučilo je upravo takvo soda jezero, odabravši Last Chance Lake, mutno jezero duboko samo jedan metar, koje se nalazi na kraju prljavog puta na visoravni Cariboo u Britanskoj Kolumbiji, Kanada. Ovo posebno soda jezero određeno je kao jezero s najvišom poznatom razinom fosfata 1990-ih. Last Chance Lake ne samo da ima vulkanski bazaltni kamen na dnu, već doživljava suhu i vjetrovitu klimu koja održava niske razine vode i koncentrirane otopljenih spojeva brzim isparavanjem dolazne vode.
Naučnici iza ovog novog istraživanja posjetili su jezero tri puta između 2021. i 2022., kako ljeti tako i kad je bilo smrznuto zimi.
"Imate ovu navodno suhu slanu ravnicu, ali postoje kutovi i procjepi. I između soli i sedimenta, tu su mala vodena mjesta koja su zaista bogata otopljenim fosfatom", rekao je Sebastian Haas, član tima i poslijedoktorand na Univerzitetu Washington. "Željeli smo razumjeti zašto i kada bi se to moglo dogoditi na pradavnoj Zemlji, kako bismo pružili kolijevku za nastanak života."
Nakon proučavanja uzoraka vode, jezerskog sedimenta i solnog kore nađenih u Last Chance Lake kako bi se razumjela hemija jezera, tim je otkrio da se kalcij spojio s obilnim karbonatom i magnezijem kako bi stvorio dolomit.
To je drugačije od situacije u drugim jezerima gdje fosfat obično veže s kalcijem kako bi stvorio kalcijev fosfat, koji čini caklinu naših zuba i netopiv je, iscrpljujući razine fosfata.
Korisna za proučavanje života izvan Zemlje
Zbog toga što je kalcij zaključan u dolomitu u Last Chance Lake, ostalo je dovoljno slobodnih fosfata; ako su se ovi uvjeti nalazili u vodenim bazenima prije otprilike 4 milijarde godina, to bi omogućilo ključnim sastojcima hemije porijekla života da postoje u potrebnim visokim koncentracijama. Tim nije samo otkrio da Last Chance Lake sugerira da su soda jezera snažni kandidati za mjesta gdje bi život mogao započeti na Zemlji, već očekuju da će uvjeti tih jezera biti uobičajeni na drugim tijelima Sunčevog sistema i planetama izvan Sunčevog sistema, vanzemaljskim planetama ili egzoplanetama.
"Proučavali smo prirodno okruženje koje bi trebalo biti uobičajeno u cijelom Sunčevom sistemu", rekao je Haas. "Vulkanske stijene česte su na površinama planeta, pa bi se ova ista vodena hemija mogla dogoditi ne samo na ranoj Zemlji, već i na ranoj Marsu i ranoj Veneri ako je bila prisutna tekuća voda."
"Nova otkrića pomoći će istraživačima porijekla života koji ili reproduciraju ove reakcije u laboratoriju ili traže potencijalno naseljive okoline na drugim planetima", zaključio je Catling.
