Livsprocesser i hydrotermala system? Nils Holm Institutionen för geologi och geokemi Stockholms universitet.

En presentation över ämnet: "Livsprocesser i hydrotermala system? Nils Holm Institutionen för geologi och geokemi Stockholms universitet."— Presentationens avskrift:

1 Livsprocesser i hydrotermala system? Nils Holm Institutionen för geologi och geokemi Stockholms universitet

2 Liv kan karaktäriseras med fyra egenskaper Replikationsförmåga (självreproduktion) Replikationsförmåga (självreproduktion) Behov av energi och katalysförmåga (metabolism) Behov av energi och katalysförmåga (metabolism) Mutationsförmåga Mutationsförmåga Avgränsning mot omvärlden med hjälp av membran Avgränsning mot omvärlden med hjälp av membran Löses bäst med kolkemi i flytande vatten som medium

3 Komponenter i systemet Jorden IODPInitialSciencePlan

4 Meteoritnedslag slog kanske ut det tidigaste livet

5 Några gamla idéer om tillgängliga energikällor på Jorden

6 C. German Plattkantsgränser i djuphavet

7 Djuphavsbottnarnas uppbyggnad

8 Oceanbottenplatta från nybildning till uppsmältning

9 Cirkulation av havsvatten genom jordskorpan i djuphavsbottnarna Degens,1989

10 ’Svarta rökare’ i djuphaven på Jorden Courtesy Delaney and Robigou

11 Huvudsakliga flöden av vatten i jordskorpan

12 Vatten circulerar genom havsbotten under lång tid efter att den bildats Edwards, Bach and McCollom, 2005

13 En jordskorpeplattas oceaniska del konsumeras i en subduktionszon

14 Olika järnhaltiga mineral i djuphavsbottnarna Olivin (Mg,Fe) 2 SiO 4 Pyroxener Ca(Mg,Fe)Si 2 O 6 augit (Mg,Fe)SiO 3 hypersten (Mg,Fe)SiO 3 hypersten Amfibol Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 hornblende Dessa mineral är också vanliga i kosmiskt damm!!

15 Vittringsbenägenhet hos olika mineral

16 Serpentinisering av olivin 5Mg 2 SiO 4 + Fe 2 SiO 4 + 9H 2 O = olivin olivin 3Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + Mg(OH) 2 + 2Fe(OH) 2 serpentin brucit serpentin brucit 3Fe(OH) 2 = Fe 3 O 4 + H 2 + 2H 2 0 magnetit väte magnetit väte

17 Den vätgasdrivna ’djupbiosfären’ Pedersen, 2000

18 Methanococcus jannaschii En extremt thermofil arké Upptäckt ~1983 CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O

19 Livets tre ’kungariken’

20 Fischer-Tropschsyntes I Den industriella processen: CO + H 2  organiska ämnen koloxid väte I närvaro av olika metaller och metalloxider Fe or ZnO(+Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 ) ZnO+Cr 2 O 3  raka alkoholer ZnO+ Fe 2 O 3  raka kolväten Hägg, 1966

21 Fischer-Tropschsynthes II Inom geokemin används termen ’Fischer- Tropschsynthes’ ofta – men felaktigt – för att beskriva för hur metangas kan bildas direkt från koldioxid och vätgas: Inom geokemin används termen ’Fischer- Tropschsynthes’ ofta – men felaktigt – för att beskriva för hur metangas kan bildas direkt från koldioxid och vätgas: CO 2 + 4H 2  CH 4 + 2H 2 O magnetit

22 Metanmolekyl adsorberad i ett mellanskikt i smektitlera Sposito et al., 1999

23 Vätgas och metan i några hydrotermala källor område bergartT  C pH H 2 (mmol/kg) CH 4 (mmol/kg) Lost City peridotit 90 10-12 15 1-2 30  N +gabbro ( Kelley et al, 2001) Rainbow peridotit 350 3-4 13.0 2.5 36  14’N +gabbro (Donval et al.,1997) Lucky Strike basalt 308-324 3.8-6.4 0.04-0.72 0.3-0.7 37  17’N (Charlou et al., 2000)

24 Raka kolväten i hetvatten (364  C) från Rainbows hydrotermalfält i Atlanten Holm and Charlou,2001

25 Beståndsdelarna i RNA (ribonucleic acid) Schwartz, 1998

26 Cyanväte kan bilda aminosyror och de kvävebaser som ingår i RNA och DNA Ferris, 1984 Alla de biologiskt viktiga purinerna finns i relativt höga mängder i kolhaltiga meteoriter (carbonaceous chondrites), men bara en pyrimidin (uracil) har hittats - och det i mycket lägre koncentrationer

27 Pentosbildning i närvaro av borat Ricardo et al., 2004

28 C. German Plattkantsgränser i djuphavet

29 En jordskorpeplattas oceaniska del konsumeras i en subduktionszon

30 Marianergraven i västra Stilla havet (Mottl et al., 2003)

31 Oceanbottenplatta från nybildning till uppsmältning

32 Sammansättning av porvattnet i sediment från South Chamorro Seamount Mottl et al., 2003

33 Mars – den röda planeten

34 Oliviner vid foten av Syrtis Major-vulkanen på planeten Mars Hoefen et al., 2003

35 Var bildas metan på Mars?

36 Olympus Mons – största vulkanen i vårt solsystem

37 Jupiters måne Europa

38 Europas isyta

39 Issprickor av olika ålder

40 Planer för framtiden

41 Liv bortom Jorden? Personliga slutsatser: Kanske kan livsprocesserna bara komma igång om det finns någon typ av platt-tektonik Kanske kan livsprocesserna bara komma igång om det finns någon typ av platt-tektonik Liv på Mars – nja, kanske Liv på Mars – nja, kanske Europa – knappast, men möjlighen finns Europa – knappast, men möjlighen finns Liv på exoplaneter – fullt möjligt!