Η ραδιενέργεια μπορεί να τροφοδοτήσει τη ζωή βαθιά υπόγεια και μέσα σε άλλους κόσμους

Οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν τα όρια της κατοικιμότητας αναζητώντας τα όρια της ζωής. Για το σκοπό αυτό, έχουν κάνει σήραγγα χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, τρυπώντας προς τα έξω από τους πυθμένες των φρεατίων ορυχείων και βυθίζοντας γεωτρήσεις βαθιά στα ιζήματα των ωκεανών. Προς έκπληξή τους, «η ζωή ήταν παντού όπου κοιτάξαμε», είπε η Tori Hoehler, χημικός και αστροβιολόγος στο Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA. Και ήταν παρόν σε εκπληκτικές ποσότητες:Σύμφωνα με διάφορες εκτιμήσεις, το κατοικημένο υπόγειο βασίλειο έχει διπλάσιο όγκο από τους ωκεανούς και χωράει της τάξης των 10 κυττάρων, καθιστώντας το έναν από τους μεγαλύτερους βιότοπους στον πλανήτη, καθώς και έναν από τους παλαιότερους και τα πιο διαφορετικά.

Οι ερευνητές προσπαθούν ακόμα να καταλάβουν πώς επιβιώνει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής εκεί κάτω. Το φως του ήλιου για τη φωτοσύνθεση δεν μπορεί να φτάσει σε τέτοια βάθη και η πενιχρή ποσότητα τροφής με οργανικό άνθρακα που φτάνει συχνά εξαντλείται γρήγορα. Σε αντίθεση με τις κοινότητες οργανισμών που κατοικούν κοντά σε υδροθερμικές οπές στον πυθμένα της θάλασσας ή εντός ηπειρωτικών περιοχών που θερμαίνονται από ηφαιστειακή δραστηριότητα, τα οικοσυστήματα εδώ γενικά δεν μπορούν να βασίζονται στις διαδικασίες υψηλής θερμοκρασίας που υποστηρίζουν κάποια υπόγεια ζωή ανεξάρτητα από τη φωτοσύνθεση. Αυτά τα μικρόβια πρέπει να παραμείνουν σε βαθύ κρύο και σκοτάδι.

Δύο έγγραφα που εμφανίστηκαν τον Φεβρουάριο από διαφορετικές ερευνητικές ομάδες φαίνεται τώρα να έχουν λύσει μέρος αυτού του μυστηρίου για κύτταρα κάτω από τις ηπείρους και σε βαθιά θαλάσσια ιζήματα. Βρίσκουν στοιχεία ότι, όσο οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης του ήλιου παρέχουν ενέργεια στον επιφανειακό κόσμο, ένα διαφορετικό είδος πυρηνικής διαδικασίας - η ραδιενεργή αποσύνθεση - μπορεί να διατηρήσει τη ζωή βαθιά κάτω από την επιφάνεια. Η ακτινοβολία από ασταθή άτομα σε πετρώματα μπορεί να διασπάσει τα μόρια του νερού σε υδρογόνο και σε χημικά αντιδραστικά υπεροξείδια και ρίζες. Ορισμένες κυψέλες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το υδρογόνο ως καύσιμο απευθείας, ενώ τα υπόλοιπα προϊόντα μετατρέπουν τα ορυκτά και άλλες περιβάλλουσες ενώσεις σε πρόσθετες πηγές ενέργειας.

Αν και αυτές οι ραδιολυτικές αντιδράσεις αποδίδουν ενέργεια πολύ πιο αργά από τον ήλιο και τις υπόγειες θερμικές διεργασίες, οι ερευνητές έχουν δείξει ότι είναι αρκετά γρήγορες ώστε να είναι βασικοί μοχλοί της μικροβιακής δραστηριότητας σε ένα ευρύ φάσμα ρυθμίσεων — και ότι είναι υπεύθυνες για μια ποικιλία οργανικά μόρια και άλλες χημικές ουσίες σημαντικές για τη ζωή. Σύμφωνα με τον Jack Mustard, έναν πλανητικό γεωλόγο στο Πανεπιστήμιο Brown που δεν συμμετείχε στη νέα εργασία, η εξήγηση της ραδιόλυσης «άνοιξε εντελώς νέες προοπτικές» για το πώς θα μπορούσε να μοιάζει η ζωή, πώς θα μπορούσε να εμφανιστεί σε μια πρώιμη Γη και πού Αλλιώς στο σύμπαν μπορεί μια μέρα να βρεθεί.

Hydrogen Down Deep

Η Barbara Sherwood Lollar ξεκίνησε για το πανεπιστήμιο το 1981, τέσσερα χρόνια μετά την ανακάλυψη της ζωής στους υδροθερμικούς αεραγωγούς. Ως παιδί δύο δασκάλων που «με τάισαν με μια σταθερή διατροφή του Ιουλίου Βερν», είπε, «όλα αυτά μιλούσαν πραγματικά στο παιδί μέσα μου». Όχι μόνο ήταν η μελέτη της βαθιάς επιφάνειας ένας τρόπος για να «καταλάβουμε ένα μέρος του πλανήτη που δεν είχαμε δει ποτέ πριν, ένα είδος ζωής που δεν καταλάβαμε ακόμη», αλλά «προφανώς επρόκειτο να καταπατήσει [τα] όρια». μεταξύ της χημείας, της βιολογίας, της φυσικής και της γεωλογίας, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συνδυάσουν αυτά τα πεδία με νέους και ενδιαφέροντες τρόπους.

Κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης της Sherwood Lollar στη δεκαετία του 1980 και της πρώιμης σταδιοδρομίας της ως γεωλόγου στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο τη δεκαετία του '90, αποκαλύφθηκαν όλο και περισσότερες υπόγειες μικροβιακές κοινότητες. Το αίνιγμα του τι υποστήριξε αυτή τη ζωή ώθησε ορισμένους ερευνητές να προτείνουν ότι μπορεί να υπάρχει «μια βαθιά βιόσφαιρα που ενεργοποιείται από το υδρογόνο» γεμάτη κύτταρα που χρησιμοποιούν αέριο υδρογόνο ως πηγή ενέργειας. (Τα μικρόβια που βρέθηκαν σε δείγματα βαθιάς επιφάνειας εμπλουτίζονταν συχνά με γονίδια για ένζυμα που θα μπορούσαν να αντλήσουν ενέργεια από το υδρογόνο.) Πολλές γεωλογικές διεργασίες θα μπορούσαν εύλογα να παράγουν αυτό το υδρογόνο, αλλά οι καλύτερα μελετημένες εμφανίστηκαν μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Αυτά περιελάμβαναν αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηφαιστειακών αερίων, διάσπαση συγκεκριμένων ορυκτών παρουσία νερού και σερπεντινοποίηση — τη χημική αλλοίωση ορισμένων ειδών πετρωμάτων του φλοιού μέσω αντιδράσεων με το νερό.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, οι Sherwood Lollar, Li-Hung Lin (τώρα στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Ταϊβάν), Tullis Onstott του Πανεπιστημίου του Πρίνστον και οι συνάδελφοί τους βρήκαν υψηλές συγκεντρώσεις υδρογόνου - «σε ορισμένες περιπτώσεις, εκπληκτικά υψηλές», είπε ο Sherwood Lollar - στο νερό. απομονωμένο από βαθιά κάτω από τον φλοιό της Νότιας Αφρικής και του Καναδά. Αλλά η σερπεντινοποίηση δεν μπορούσε να το εξηγήσει:Τα είδη των ορυκτών που χρειάζονταν συχνά δεν υπήρχαν. Ούτε οι άλλες διεργασίες φάνηκαν πιθανές, λόγω της απουσίας πρόσφατης ηφαιστειακής δραστηριότητας και ροών μάγματος.

«Έτσι αρχίσαμε να εξετάζουμε και να επεκτείνουμε την κατανόησή μας για τις αντιδράσεις που παράγουν υδρογόνο και τη σχέση τους με τη χημεία και την ορυκτολογία των πετρωμάτων σε αυτά τα μέρη», είπε ο Sherwood Lollar.

Μια ένδειξη προέκυψε από την ανακάλυψή τους ότι το νερό που παγιδεύτηκε σε αυτά τα βραχώδη μέρη δεν περιείχε μόνο μεγάλες ποσότητες υδρογόνου αλλά και ήλιο - ένας δείκτης ότι σωματίδια από τη ραδιενεργή διάσπαση στοιχείων όπως το ουράνιο και το θόριο διέσπασαν τα μόρια του νερού. Αυτή η διαδικασία, η ραδιόλυση του νερού, παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο της Μαρί Κιουρί στις αρχές του 20ου αιώνα, όταν οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι διαλύματα αλάτων ραδίου παρήγαγαν φυσαλίδες υδρογόνου και οξυγόνου. Ο Κιουρί το ονόμασε «ηλεκτρόλυση χωρίς ηλεκτρόδια». (Χρειάστηκαν μερικά ακόμη χρόνια για να συνειδητοποιήσουν οι επιστήμονες ότι το οξυγόνο προερχόταν από το υπεροξείδιο του υδρογόνου που δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.)

Οι Sherwood Lollar, Lin, Onstott και οι συνεργάτες τους πρότειναν το 2006 ότι οι μικροβιακές κοινότητες στη Νότια Αφρική και τον Καναδά αντλούσαν την ενέργεια για την επιβίωσή τους από το υδρογόνο που παράγεται μέσω ραδιόλυσης. Έτσι ξεκίνησε η μακρά προσπάθειά τους να αποκαλύψουν πόσο σημαντική μπορεί να είναι η ραδιόλυση για τη ζωή σε φυσικές συνθήκες.

«Ένα πλήρως αυτοσυντηρούμενο σύστημα»

Για μεγάλο μέρος της επόμενης δεκαετίας, οι ερευνητές λάμβαναν δείγματα από βαθείς υδροφορείς σε διάφορες τοποθεσίες εξόρυξης και συσχέτισαν τη σύνθετη χημεία των ρευστών με το γεωλογικό τους περιβάλλον. Μέρος του νερού που παγιδεύτηκε κάτω από τον καναδικό φλοιό είχε απομονωθεί από την επιφάνεια για περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο χρόνια - ίσως ακόμη και για 2 δισεκατομμύρια. Μέσα σε αυτό το νερό υπήρχαν βακτήρια, ακόμα πολύ ζωντανά.

«Αυτό έπρεπε να είναι ένα πλήρως αυτοσυντηρούμενο σύστημα», παρατήρησε ο Mustard. Κατά τη διαδικασία της εξάλειψης, η ραδιόλυση έμοιαζε με μια πιθανή πηγή ενέργειας, αλλά θα μπορούσε να είναι αρκετή για να υποστηρίξει τη ζωή;

Το 2014, όταν η Sherwood Lollar και οι συνεργάτες της συνδύασαν τα αποτελέσματα της εργαστηριακής εργασίας των πυρηνικών χημικών με μοντέλα της σύνθεσης ορυκτών του φλοιού, ανακάλυψαν ότι η ραδιόλυση και άλλες διαδικασίες ήταν πιθανό να παράγουν τεράστια ποσότητα υδρογόνου στο ηπειρωτικό υπόγειο. με την ποσότητα υδρογόνου που πιστεύεται ότι προέρχεται από υδροθερμικά και άλλα βαθιά θαλάσσια περιβάλλοντα. "Διπλασιάσαμε την εκτίμηση της παραγωγής υδρογόνου από αντιδράσεις νερού-πετρώματος στον πλανήτη", δήλωσε ο Sherwood Lollar.

Τα μικρόβια μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν άμεσα το υδρογόνο που παρήχθη με ραδιόλυση, αλλά αυτό ήταν μόνο η μισή ιστορία:Για να το αξιοποιήσουν πλήρως, χρειάζονταν όχι μόνο υδρογόνο ως δότη ηλεκτρονίων, αλλά μια άλλη ουσία ως δέκτη ηλεκτρονίων. Οι επιστήμονες υποψιάστηκαν ότι τα μικρόβια ανακάλυπταν ότι σε ενώσεις που δημιουργήθηκαν όταν το υπεροξείδιο του υδρογόνου και άλλες ρίζες που περιέχουν οξυγόνο από την ραδιόλυση αντέδρασαν με τα γύρω ορυκτά. Σε εργασία που δημοσιεύτηκε το 2016, έδειξαν ότι το ραδιολυτικό υπεροξείδιο του υδρογόνου πιθανότατα αλληλεπιδρά με σουλφίδια στα τοιχώματα ενός καναδικού ορυχείου για να παράγει θειικό άλας, έναν δέκτη ηλεκτρονίων. Αλλά η Sherwood Lollar και οι συνάδελφοί της χρειάζονταν ακόμη απόδειξη ότι τα κύτταρα βασίζονταν σε αυτό το θειικό άλας για ενέργεια.

Το 2019 το πήραν τελικά. Καλλιεργώντας βακτήρια από τα υπόγεια νερά σε ορυχεία, μπόρεσαν να δείξουν ότι τα μικρόβια έκαναν χρήση τόσο του υδρογόνου όσο και του θειικού άλατος. Νερό, κάποια ραδιενεργή αποσύνθεση, λίγο σουλφίδιο — «και τότε αποκτάτε ένα σταθερό σύστημα παραγωγής ενέργειας που μπορεί να διαρκέσει για δισεκατομμύρια χρόνια… σαν ατμοσφαιρικός παλμός κατοικιμότητας», είπε ο Jesse Tarnas, πλανητολόγος και μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA.

Στην εργασία τους τον Φεβρουάριο, η Sherwood Lollar και οι συνεργάτες της έδειξαν ότι η ραδιόλυση είναι καθοριστική όχι μόνο για τους κύκλους του υδρογόνου και του θείου στη Γη, αλλά και για τον κύκλο που συνδέεται πιο στενά με τη ζωή:αυτόν του άνθρακα. Οι αναλύσεις δειγμάτων νερού από το ίδιο καναδικό ορυχείο έδειξαν πολύ υψηλές συγκεντρώσεις οξικού και μυρμηκικού, οργανικών ενώσεων που μπορούν να υποστηρίξουν τη ζωή των βακτηρίων. Επιπλέον, οι μετρήσεις των ισοτοπικών υπογραφών έδειξαν ότι οι ενώσεις παράγονταν αβιοτικά. Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι τα ραδιολυτικά προϊόντα αντιδρούσαν με διαλυμένα ανθρακικά ορυκτά από το βράχο για να παράγουν τις μεγάλες ποσότητες μορίων με βάση τον άνθρακα που παρατηρούσαν.

Για να εδραιώσει την υπόθεσή τους, η ομάδα του Sherwood Lollar χρειαζόταν πρόσθετα στοιχεία. Έφτασε μόλις ένα μήνα αργότερα. Πυρηνικοί χημικοί με επικεφαλής τον Laurent Truche, γεωχημικό στο Πανεπιστήμιο Grenoble Alpes στη Γαλλία, και τον Johan Vandenborre από το Πανεπιστήμιο της Nantes μελετούσαν ανεξάρτητα τη ραδιόλυση σε εργαστηριακά περιβάλλοντα. Σε εργασία που δημοσιεύθηκε τον Μάρτιο, προσδιόρισαν τους ακριβείς μηχανισμούς και τις αποδόσεις της ραδιόλυσης παρουσία διαλυμένου ανθρακικού. Μέτρησαν ακριβείς συγκεντρώσεις διαφόρων υποπροϊόντων, συμπεριλαμβανομένου του μυρμηκικού και του οξικού άλατος — και οι ποσότητες και οι ρυθμοί που κατέγραψαν ευθυγραμμίστηκαν με ό,τι έβλεπε ο Sherwood Lollar στα βαθιά ρωγμήματα μέσα στο φυσικό βράχο.

Κάτω από τον βυθό της θάλασσας

Ενώ η Sherwood Lollar διεξήγαγε την επιτόπια έρευνά της στο ηπειρωτικό υπέδαφος, μια χούφτα επιστημόνων προσπαθούσαν να εντοπίσουν τα αποτελέσματα της ραδιόλυσης κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας. Επικεφαλής ανάμεσά τους ήταν ο Steve D'Hondt, γεωμικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Rhode Island, ο οποίος τον Φεβρουάριο με την πτυχιούχο φοιτήτριά του Justine Sauvage και τους συναδέλφους τους δημοσίευσαν τα αποτελέσματα λεπτομερών αποδείξεων σχεδόν δύο δεκαετιών ότι η ραδιόλυση είναι σημαντική για τη διατήρηση της θαλάσσιας επιφάνειας ζωή.

Το 2010, ο D'Hondt και ο Fumio Inagaki, γεωμικροβιολόγος στην Ιαπωνική Υπηρεσία Επιστήμης και Τεχνολογίας της Θαλάσσιας Γης, ηγήθηκαν μιας αποστολής γεωτρήσεων που συνέλεξε δείγματα ιζημάτων υποθαλάσσιου πυθμένα από όλο τον κόσμο. Στη συνέχεια, οι D'Hondt και Sauvage αιώρησαν δεκάδες τύπους ιζημάτων στο νερό και τους εξέθεσαν σε διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας - και κάθε φορά, διαπίστωσαν ότι η ποσότητα του παραγόμενου υδρογόνου ήταν πολύ μεγαλύτερη από ό,τι όταν ακτινοβολούσε καθαρό νερό. Τα ιζήματα ενίσχυαν τα προϊόντα της ραδιόλυσης. Και «οι αποδόσεις ήταν γελοίες», είπε ο D'Hondt. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η παρουσία ιζημάτων στο νερό αύξησε την παραγωγή υδρογόνου κατά σχεδόν 30.

«Ορισμένα ορυκτά είναι απλώς εστίες παραγωγής ραδιολυτικού υδρογόνου», είπε ο D'Hondt. "Μετατρέπουν πολύ αποτελεσματικά την ενέργεια της ακτινοβολίας σε χημική ενέργεια που μπορούν να φάνε τα μικρόβια."

Ωστόσο, ο D'Hondt και οι συνεργάτες του βρήκαν σχεδόν καθόλου υδρογόνο στους πυρήνες των ιζημάτων που είχαν τρυπήσει. "Ό,τι και αν παράγεται υδρογόνο εξαφανίζεται", είπε ο D'Hondt. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι καταναλώνεται από τα μικρόβια που ζουν στα ιζήματα.

Σύμφωνα με τα μοντέλα τους, σε βαθιά ιζήματα ηλικίας άνω των μερικών εκατομμυρίων ετών, το ραδιολυτικό υδρογόνο παράγεται και καταναλώνεται ταχύτερα από την οργανική ύλη - καθιστώντας τη ραδιόλυση του νερού κυρίαρχη πηγή ενέργειας σε αυτά τα παλαιότερα ιζήματα. Ενώ αντιπροσωπεύει μόνο το 1%-2% της συνολικής διαθέσιμης ενέργειας στο παγκόσμιο περιβάλλον θαλάσσιων ιζημάτων - το άλλο 98% προέρχεται από οργανικό άνθρακα, ο οποίος καταναλώνεται κυρίως όταν το ίζημα είναι νεαρό - τα αποτελέσματά του εξακολουθούν να είναι αρκετά μεγάλα. «Μπορεί να είναι αργό», είπε ο Doug LaRowe, ένας πλανητικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια, «αλλά από γεωλογική άποψη και με τον γεωλογικό χρόνο… αρχίζει να αθροίζεται».

Αυτό σημαίνει ότι η ραδιόλυση «είναι μια θεμελιώδης πηγή βιοδιαθέσιμης ενέργειας για ένα σημαντικό μικροβίωμα στη γη», είπε ο Sauvage - όχι μόνο στις ηπείρους αλλά και κάτω από τους ωκεανούς. "Είναι αρκετά εντυπωσιακό."

A Natural Lab for Life’s Origins

Η πρόσφατα ανακαλυφθείσα επιστημονική σημασία της ραδιόλυσης μπορεί να μην σχετίζεται μόνο με το πώς συντηρεί τη ζωή σε ακραία περιβάλλοντα. Θα μπορούσε επίσης να φωτίσει πώς η αβιοτική οργανική σύνθεση μπορεί να έχει θέσει το σκηνικό για την προέλευση της ζωής — στη Γη και αλλού.

Η Sherwood Lollar έχει αναζωογονηθεί από τις πρόσφατες παρατηρήσεις της ομάδας της ότι, στο κλειστό περιβαλλοντικό σύστημα γύρω από τα καναδικά ορυχεία, οι περισσότερες από τις ενώσεις που περιέχουν άνθρακα φαίνεται να έχουν παραχθεί αβιοτικά. «Είναι ένα από τα λίγα μέρη στον πλανήτη όπου το επίχρισμα της ζωής δεν έχει μολύνει τα πάντα», είπε. "Και αυτά είναι αρκετά σπάνια και πολύτιμα μέρη στον πλανήτη μας."

Μέρος της μοναδικής τους αξίας είναι ότι μπορούν να είναι «ένα ανάλογο για αυτό που θα μπορούσε να ήταν η πρεβιοτική σούπα που θα μπορούσε να είχε η Γη μας πριν εμφανιστεί η ζωή», συνέχισε. Ακόμα κι αν η ζωή δεν προέκυψε σε αυτό το είδος υπογείου περιβάλλοντος - περιοχές υψηλότερης ενέργειας του πλανήτη, όπως οι υδροθερμικοί αεραγωγοί, εξακολουθούν να είναι πιο πιθανοί τόποι για μια ιστορία προέλευσης - παρείχε ένα ασφαλές μέρος όπου θα μπορούσε να διατηρηθεί η ζωή για μεγάλες εκτάσεις χρόνο, πολύ μακριά από τους κινδύνους που υπάρχουν στην επιφάνεια (όπως οι κρούσεις μετεωριτών και τα υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας που μάστιζαν την πρώιμη Γη).

Η μοντελοποίηση και η πειραματική εργασία έχουν δείξει ότι ακόμη και απλά συστήματα (που αποτελούνται αποκλειστικά από υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα και θειικό άλας, για παράδειγμα) μπορούν να οδηγήσουν σε εξαιρετικά περίπλοκους μικροβιακούς τροφικούς ιστούς. Η προσθήκη ενώσεων όπως μυρμηκικό και οξικό από ραδιόλυση στο μείγμα θα μπορούσε να διευρύνει σημαντικά το δυνητικό οικολογικό τοπίο. Και επειδή το οξικό και το μυρμηκικό άλας μπορούν να σχηματίσουν πιο πολύπλοκα οργανικά, μπορούν να δημιουργήσουν ακόμη πιο διαφορετικά συστήματα. «Είναι σημαντικό να βλέπεις τη ζωή να λειτουργεί με τόση πολυπλοκότητα», είπε η Cara Magnabosco, γεωβιολόγος στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης, «ακόμη και σε κάτι που ίσως θα θεωρούσες πολύ απλό και πολύ φτωχό σε ενέργεια». P>

«Ας υποθέσουμε ότι η [ραδιόλυση] μπορεί να παράγει μόνο βασικούς οργανικούς άνθρακες, όπως μυρμηκικό και οξικό άλας», είπε ο LaRowe. «Αν μετακινήσετε αυτές τις ενώσεις σε ένα διαφορετικό περιβαλλοντικό περιβάλλον, ίσως μπορούν να αντιδράσουν εκεί για να σχηματίσουν κάτι άλλο. Γίνονται υλικό εκκίνησης ή τροφοδοσίας για πιο σύνθετες αντιδράσεις σε διαφορετικό περιβάλλον.» Αυτό θα μπορούσε ακόμη και να βοηθήσει τους επιστήμονες να έρθουν πιο κοντά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο προέκυψαν τα αμινοξέα και άλλα σημαντικά δομικά στοιχεία της ζωής.

Ο Sherwood Lollar συνεργάζεται τώρα με άλλους επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων των συναδέλφων του στο έργο CIFAR Earth 4D, για να μελετήσει πώς τα οργανικά μόρια που υπάρχουν στο αρχαίο καναδικό νερό μπορεί να «περιπλέκουν» τη χημεία. Στην εργασία που ελπίζουν να δημοσιεύσουν αργότερα αυτό το έτος, «δείχνουμε πώς η συνεξέλιξη οργανικών και ορυκτών είναι το κλειδί για τη διαφοροποίηση αυτών των οργανικών ενώσεων», δήλωσε ο Bénédicte Menez, γεωβιολόγος στο Ινστιτούτο Φυσικής της Γης του Παρισιού και ένας από τους επικεφαλής της έρευνας. Στόχος της είναι να προσδιορίσει πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν πιο περίπλοκες οργανικές δομές και στη συνέχεια να παίξουν ρόλο σε μερικούς από τους πρώτους μικροβιακούς μεταβολισμούς.

Οι αστροβιολόγοι συνειδητοποιούν επίσης πόσο κρίσιμο μπορεί να είναι να εξετάζεται η ραδιόλυση όταν περιορίζεται η κατοικησιμότητα των πλανητών και των φεγγαριών σε όλο το ηλιακό σύστημα και στον υπόλοιπο γαλαξία. Το φως του ήλιου, οι υψηλές θερμοκρασίες και άλλες συνθήκες μπορεί να μην απαιτούνται αυστηρά για τη διατήρηση της εξωγήινης ζωής. Η ραδιόλυση θα πρέπει να είναι πρακτικά πανταχού παρούσα σε οποιονδήποτε βραχώδη πλανήτη που έχει νερό στο υπέδαφός του.

Πάρτε τον Άρη. Σε ένα ζευγάρι μελετών, η μία που δημοσιεύτηκε πριν από μερικά χρόνια και η άλλη τον περασμένο μήνα, οι Tarnas, Mustard, Sherwood Lollar και άλλοι ερευνητές μετέφρασαν την ποσοτική εργασία που έγινε για τη ραδιόλυση στη Γη στο υπέδαφος του Άρη. Διαπίστωσαν ότι με βάση τη σύνθεση ορυκτών του πλανήτη και άλλες παραμέτρους, ο Άρης σήμερα μπορεί να είναι σε θέση να διατηρήσει μικροβιακά οικοσυστήματα παρόμοια με αυτά στη Γη - μόνο με ραδιόλυση. Οι επιστήμονες εντόπισαν περιοχές του πλανήτη όπου η συγκέντρωση μικροβίων θα ήταν πιθανώς μεγαλύτερη, γεγονός που θα μπορούσε να καθοδηγήσει πού θα πρέπει να στοχεύουν μελλοντικές αποστολές.

«Είναι πραγματικά συναρπαστικό για μένα», είπε ο Inagaki, «καθώς βρισκόμαστε τώρα σε μια εποχή όπου η σωματιδιακή φυσική είναι απαραίτητη για τη μελέτη της μικροβιακής ζωής στο πλανητικό εσωτερικό της Γης και σε άλλους κόσμους στο σύμπαν».