איך התעוררו חיים על פני כדור הארץ? איך זה שרד את הדן עיון, תקופה שבה פגיעות מסיביות חוזרות ונשנות חפרו מכתשים בקוטר של אלפי קילומטרים אל פני כדור הארץ? ההשפעות הללו הפכו את כדור הארץ למקום גיהנום, שבו האוקיינוסים הפכו לקיטור, והאטמוספירה התמלאה באדי סלע. איך כל יצור חי יכול היה לשרוד?
למרבה האירוניה, ייתכן שאותן השפעות הרסניות יצרו מקלט תת-קרקעי עצום לחייו המוקדמים של כדור הארץ. למטה בין כל החדרים והמסלולים האלה, שאובים מלאים במים עשירים במינרלים, חיים פרימיטיביים מצאו את המחסה ואת האנרגיה הדרושה כדי לשמור על החיים על פני כדור הארץ. והראיות מגיעות מאירוע ההכחדה הידוע ביותר על פני כדור הארץ: ה אירוע ההשפעה של Chicxulub .
מחקר חדש מציג עדויות לכך שמכתש צ'יקסולוב היה מארח רשת תת-קרקעית עצומה של פתחי אוורור הידרותרמיים שיכלו לספק מקלט לחיי חיידקים. בהרחבה, כנראה מכתשי פגיעה מוקדמים הרבה יותר סיפקו את אותו מקלט. כותרת המחקר ' פיצול איזוטופ גופרית מיקרוביאלי במערכת ההידרותרמית של Chicxulub .' המחבר הראשי הוא דיוויד קרינג מהמכון הירח והפלנטרי. זה פורסם בכתב העת Astrobiology.
הרעיון שחיים יכלו להתעורר ולהימשך ברשת תחת מכתשי השפעה נקראת השערת ההשפעה של החיים. דיוויד קרינג הוא קול מדעי מוביל התומך בהשערה זו. בעוד שהשפעות מסיביות חוזרות ונשנות הפכו את פני כדור הארץ לבלתי ראויים למגורים במהלך עידן ההאדים, אותו הדבר לא היה נכון ככל הנראה באזור שמתחת למכתשי הפגיעה. לדברי קרינג, אותם אירועי השפעה '...הניבו מערכות הידרותרמיות אדירות מתחת לפני הקרקע שהיו כור היתוך מושלם לכימיה פרה-ביוטית ובתי גידול לאבולוציה המוקדמת של החיים.'
במחקר החדש הזה, קרינג ועמיתיו מציגים ראיות מתוכנית הגילוי הבינלאומית לאוקיאנוס ומהתוכנית הבינלאומית לקידוח קונטיננטל.
מכתש Chicxulub במקסיקו. קרדיט: ויקיפדיה/נאס'א
תוכניות אלה סיפקו ליבות סלע מטבעת המכתש Chicxulub. באופן ספציפי, מחקר זה מבוסס על כ-15,000 ק'ג (33,000 פאונד) של סלע שהוחזר מבור קידוח בעומק 1.3 ק'מ (0.8 מייל). צוות החוקרים מצא כדורים זעירים של פיריט שקוראים לו פרמבואידים במדגם, קוטר של 10 מיליוניות המטר בלבד.
מכיוון שפיריט הוא גופרית ברזל, הוא מכיל איזוטופים של גופרית. אותם איזוטופים הראו שהפרמבואידים נוצרו על ידי חיידקים, וחיידקים אלה היו חלק ממערכת אקולוגית שהותאמה לנוזל המחומם עמוס המינרלים שזרם ברשת התת-קרקעית. הרשת הזו הייתה נוכחת מתחת לטבעת הפסגה המנופצת של מכתש ההשפעה של צ'יקסולוב.
החיים זקוקים לאנרגיה כדי לשרוד, והחיים המיקרוביאליים הללו קיבלו את האנרגיה שלהם מתגובות כימיות במערכת הסלעים והנוזלים. הם המירו את הגופרית בנוזל לסולפיד, שנשמר אז כפיריט. החיידקים התרמופיליים העתיקים הללו היו דומים למדי לחיידקים התרמופילים המאכלסים סביבות קיצוניות בכדור הארץ של ימינו, כמו פתחי אוורור הידרותרמיים של האוקיינוסים העמוקים והמעיינות החמים בפארק ילוסטון.
במאמרם כותבים המחברים: 'ניתוח איזוטופי גופרית של פרמבואידי פיריט בברקיה פגיעה ממכתש Chicxulub מצביעים על מושבות תרמופיליות של אורגניזמים מפחיתי סולפט שאיכלסו את הסלע הנקבובי והחדיר מתחת לרצפת המכתש וניזונו מסולפט שהועבר דרך הסלע דרך הסלע. מערכת הידרותרמית הנוצרת השפעה'.
הם מוסיפים שאותם אורגניזמים מפחיתי גופרית נמשכו 2.5 מיליון שנים לאחר הפגיעה, ושאורגניזמים שנמצאו תחת Chicxulub כעת הם כנראה צאצאים ישירים של אותם אורגניזמים קודמים.
קטע של ליבת Chicxulub עם המינרלים ההידרותרמיים דכיארדיט (כתום בהיר) ואנלסיים (חסר צבע ושקוף). המינרלים ממלאים חלקית חללים בסלע שהיו גומחות למערכות אקולוגיות מיקרוביאליות. קרדיט תמונה: דייוויד א. קרינג מהמכון הירח והפלנטרי של USRA.
מחקר זה מגיע בסוף של עשרים שנות מחקר על מקור ההשפעה של השערת חיים. מעורבותו של ד'ר קרינג החלה לפני כן, כאשר היה שותף למחקר משנת 1992 שקישר את מכתש צ'יקסולוב ל- הכחדה המונית על גבול K-T . ד'ר קרינג היה מעורב גם במחקר שהראה שהאזור שמתחת למכתש צ'יקסולוב היה נקבובי. מחקר שלאחר מכן הראה שהאזור היה שסע עם א מערכת עצומה של פתחי אוורור הידרותרמיים . כעת, מחקר זה מראה שמערכת פתחי האוורור אירחה חיים.
זו הייתה דרך ארוכה ומפרכת לתגלית האחרונה הזו. היה קשה לקבוע את העיתוי ומשך ההפצצות במהלך ההאדים, מכיוון שאף אחד ממכתשי ההאדים של כדור הארץ לא עדיין בסביבה. מחקר של מכתשי ירח ודגימות ירח ממשימות אפולו הראה שהירח היה נתון להפצצות אינטנסיביות במשך כ-400 מיליון שנים במהלך תקופת ההאדים. כדור הארץ היה סובל מאותו פרק.
תמונה זו מציגה את שפת המכתש Chicxulub ואת טבעת השיא. הוא מציג גם אתרים של קידוחים. Y-6 ו-Yax-1, למשל, נמצאים הרבה מחוץ לטבעת השיא. ב-10 ק'מ ו-25 ק'מ בהתאמה מחוץ לטבעת השיא, הם סיפקו ראיות לכך שהמערכת ההידרותרמית התת-קרקעית הייתה נרחבת. קרדיט תמונה: תמונת נאס'א הופקה על ידי תצפיות לוויין MODIS באוקטובר 2004. קרדיט תמונה: Kring et al, 2020.
מכתש Chicxulub הוא הפרוקסי הסביר היחיד למכתש האדיאני. אז המכתש הוא דרך אחת לפתח ולבדוק את מקור ההשפעה של השערת החיים. כפי שכותבים המחברים במאמרם, 'Chicxulub הוא האגן הגדול היחיד עם פסגות טבעת שעדיין שלם ומספק הזדמנות לחקור את השרידים של מערכת הידרותרמית שנוצרת בפגיעה, מעומק ועד וכולל סביבת משטח האוורור, בדומה לאלה שאולי היו קיימים קודם בהיסטוריה של כדור הארץ.'
נדרשו גם זמן ומאמץ לקבוע כמה זמן קיימות המערכות ההידרותרמיות העצומות מתחת למכתשים הללו. השאלה הייתה: האם הם נמשכו מספיק זמן כדי שיתרחשו תהליכים אבולוציוניים, וכדי שחומר ביולוגי יוכל לנדוד למכתשי הפגיעה הסמוכים ולמערכותיהם? מודלים נרחבים הראו שמערכות פתחי האוורור היו ארוכות מספיק כדי ששני הדברים יקרו. המחברים כותבים: 'מודלים של אבולוציה תרמית של מערכות הידרותרמיות אחרות הצביעו על חיים ארוכים וייצרו נפחים משמעותיים של סלע נקבובי וחדיר המתאים לאורגניזמים תרמופיליים.'
נתוני גובה של הירח המציגים את הקוטב הדרומי-אגן אייטקן. דגימות מה-SPA יכולות לעזור לאשר את מקור ההשפעה של השערות החיים. קרדיט: נאס'א/GSFC/אוניברסיטת אריזונה
יש עוד עבודה לעשות כדי לאשר את מקור ההשפעה של השערת החיים. ב תקציר בן שני עמודים , ד'ר קרינג מתאר חלק מהעבודה הזו.
קודם כל, דגימות ליבה ממכתש Chicxulub זקוקות למחקר נוסף. קרינג רוצה לשלוף מידע נוסף מאותן דגימות על האבולוציה - תרמית וכימית כאחד - של מערכת פתחי האוורור ההידרותרמיים. יש גם צורך בהבנה טובה יותר של האנרגיה הזמינה למיקרואורגניזמים בקרום הגרניטי שהייתה קיימת בתקופת ההדין. וכדי להבהיר את הכרונולוגיה של ההשפעות על כדור הארץ, החוקרים זקוקים לדגימות נוספות מאגני ההשפעה של הירח כמו הקוטב הדרומי אייטקן אגן ואחרים.
אבל הדובדבן שבמעלה עשוי למצוא דוגמאות של כדור הארץ האדיאני על הירח עצמו. 'אם ניתן לאתר דגימות משקעים ומאובנים, הם
יספק תיעוד ישיר של האבולוציה המוקדמת של החיים על פני כדור הארץ', כותב קריינג.
יותר:
- ידיעה לתקשורת: מערכת אקולוגית תת קרקעית במכתש Chicxulub
- מחקר חדש: פיצול איזוטופ גופרית מיקרוביאלי במערכת ההידרותרמית של Chicxulub
- המכון הירח והפלנטרי: השערת ההשפעה-מקור החיים
- המכון הירח והפלנטרי: סטטוס מעודכן של ההשפעה - השערת מוצא החיים