tutkimus, joka on julkaistu kahdessa julkaisussa — yksi Journal of the Geological Society-lehdessä ja toinen Earth and Planetary Science Letters-ratkaisee pitkäaikaisen ongelman siitä, miten tiedemiehet voivat jäljittää maapallon elämää yli 3,700 miljoonaa vuotta vanhoissa erittäin metamorfisissa kivissä, joissa orgaaninen materiaali muuttuu usein hiilipohjaiseksi mineraaligrafiitiksi.
ensimmäisessä tutkimuksessa, joka julkaistiin Earth and Planetary Science Letters-lehdessä, ryhmä analysoi kymmenen kivinäytettä (BIF) Kanadasta, Intiasta, Kiinasta, Suomesta, Yhdysvalloista ja Grönlannista yli 2 000 miljoonan vuoden historian ajalta.
he väittävät, että grafiitin kaltaisissa kiteissä- ”grafiittisessa hiilessä” – säilötty hiili, joka sijaitsee hampaittemme ja luidemme muodostaman apatiitin ja karbonaatin kaltaisten mineraalien rinnalla, ovat maapallon vanhimpien elämänmuotojen biosignatiiveja.
”elämä maapallolla on kaikki hiilipohjaista ja ajan myötä se hajoaa eri aineiksi, kuten karbonaatiksi, apatiitiksi ja öljyksi. Nämä jäävät loukkuun sedimenttikivikerroksiin, ja lopulta öljy muuttuu grafiitiksi maankuoren metamorfismin aikana”, selitti Tri Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, Center for Planetary Sciences ja London Centre for Nanotechnology).
”löytömme on tärkeä, sillä siitä kiistellään kiivaasti, viittaako grafiitin liittyminen Apatiittiin muinaisten kivien sisältämän hiilen biologiseen alkuperään. Meillä on nyt useita todisteita siitä, että nämä mineraaliyhdisteet ovat biologisia nauhamaisissa rautamuodostumissa. Tällä on valtavia vaikutuksia siihen, miten määritämme hiilen alkuperän muualta aurinkokunnasta palautetuista maan ulkopuolisista kivinäytteistä.”
ryhmä tutki BIF-kivien koostumusta, sillä ne ovat lähes aina Prekambrikautisia (4 600 miljoonaa vuotta vanhoja-541 miljoonaa vuotta vanhoja) ja tallensivat tietoa maapallon vanhimmista ympäristöistä.
tätä varten he analysoivat 1 800 miljoonaa vuotta vanhojen ja yli 3 800 miljoonaa vuotta vanhojen kivien koostumusta käyttäen erilaisia fotoneja, elektroneja ja ioneja luonnehtiakseen grafiitin ja muiden mahdollisesti biogeenistä alkuperää olevien mineraalien koostumusta.
”aiemmin oletettiin, että apatiitin ja grafiitin löytäminen yhdessä muinaisissa kivissä oli harvinaista, mutta tämä tutkimus osoittaa, että se on yleistä BIF: ssä eri kivilajeissa”, sanoi ryhmän jäsen Tri Matthew Dodd (UCL Earth Sciences and the London Centre for Nanotechnology).
apatiitti – ja grafiittimineraaleilla arvellaan olevan kaksi mahdollista alkuperää: mineralisoituneet tuotteet hajoavasta biologisesta orgaanisesta aineesta, johon sisältyy molekyylien hajoaminen öljyssä korkeissa lämpötiloissa, tai muodostuminen ei-biologisissa reaktioissa, joilla on merkitystä sen kemian kannalta, miten elämä syntyi elottomasta aineesta.
osoittamalla todisteita grafiittisen hiilen laajalle levinneestä esiintymisestä apatiitissa ja KARBONAATISSA BIF: ssä sekä sen hiili-isotooppikoostumuksesta tutkijat päättelevät, että mineraalit vastaavat parhaiten biologista alkuperää maapallon vanhimpien elämänmuotojen jäänteistä.
tutkiakseen, missä määrin korkean lämpötilan metamorfismi aiheuttaa molekyyli -, alkuaine-ja isotooppitappioita kivien biologisesta aineesta, he analysoivat samat mineraalit Michiganissa sijaitsevasta 1 850 miljoonaa vuotta vanhasta BIF-kivestä, joka oli metamorfoitunut 550 celsiusasteen lämmössä.
tässä toisessa tutkimuksessa, joka julkaistiin tänään Journal of the Geological Society-lehdessä, ryhmä osoittaa, että grafiittisessa hiilessä ja siihen liittyvässä apatiitissa, karbonaatissa ja savessa on useita biosignatureja.
he käyttivät erilaisia korkean teknologian välineitä grafiitin keskeisten molekyylien, alkuaineiden ja hiili-isotooppien jäljittämiseen ja yhdistivät tämän useisiin mikroskopiatekniikoihin tutkiakseen kiviin jääneitä pieniä esineitä, jotka ovat näkymättömiä paljaalle silmälle.
yhdessä kaikki niiden havainnot koostumuksesta ovat yhtäpitäviä mädäntyneen biomassan, kuten museoissa olevien muinaisten eläinfossiilien alkuperän kanssa, mutta jota korkeat lämpötilat ovat muuttaneet voimakkaasti.
”uudet tietomme antavat lisää todisteita siitä, että BIF: n Apatiittiin liittyvä grafiitti on mitä todennäköisimmin biologista alkuperää. Lisäksi ottamalla erilaisia havaintoja koko geologinen ennätys, me ratkaista pitkäaikainen kiista alkuperästä isotopically kevyt grafiittinen hiili kanssa apatiitti vanhin BIF”, sanoi tohtori Papineau.
”olemme osoittaneet, että biosignatuureja esiintyy Grönlannista ja Koillis-Kanadasta peräisin olevissa erittäin metamorfisissa rautamuodostumissa, jotka ovat yli 3 850 miljoonaa vuotta vanhoja ja ovat peräisin sedimenttikiviennätyksen alusta.”
työtä rahoitti ystävällisesti osittain NASA.