Ученые: жизнь на Земле могла появиться 3,75 млрд лет назад
Группа исследователей из Университетского колледжа Лондона изучила окаменелости со следами бактериальной жизни и пришла к выводу, что жизнь на Земле могла появиться как минимум 3,75 млрд лет назад. Это гораздо раньше, чем предполагает современная наука.
Гематитовые трубчатые структуры Зеленокаменного пояса Нуввуагиттук / Dodd et al
Ученые изучали осадочные породы Зеленокаменного пояса Нуввуагиттук. Это геологическое образование в пригороде Квебека в Канаде, которое когда-то было океанским дном. Согласно предположениям исследователей, раньше в этой местности были гидротермальные источники, а нагреваемая магмой вода была богата железом. Некоторые осадочные породы содержат отпечатки в виде филаментов, трубочек и сфер, и считается, что они имеют биогенное происхождение.
Гематитовые нити и сфероиды в карбонате яшмы. A) Изображение в проходящем свете пучков гребенчато-разветвленных гематитовых нитей с волнами и трубками и сопутствующими скоплениями неправильных эллипсоидов. B) Соответствующий пояснительный рисунок, показывающий прямые нити (синие линии), волнистые или спиральные нити (красные линии), трубки (оранжевые линии), розетки (фиолетовые круги), группы неправильных эллипсоидов (зеленые овалы) и области для других панелей рисунка. Четыре фотографии на вставке показывают четыре примера пересечения ветвящихся нитей в этой структуре. C) Скопление неправильных эллипсоидов внутри крупной кварцевой гранулы, окруженной двумя волнистыми нитями (красные стрелки). D) Параллельно выровненные гематитовые нити и связанные с ними неправильные эллипсоиды. E) Рамановское изображение, показывающее нить с крупнозернистым гематитом, содержащим Fe2+ (желтый) и гематит (фиолетовый). F) BSE-изображение поперечного сечения волнистой нити с графитовым углеродом (белые стрелки), связанными с железистым гематитом (желтый контур) и включениями кварца (синие стрелки). G) Гистограмма размеров неправильных эллипсоидов (среднее значение большой и малой осей)
Исследователи изучили фрагмент осадочной породы из пояса Нуввуагиттук с помощью оптического и рамановского микроскопов. Затем они задействовали суперкомпьютер, чтобы одновременно обработать тысячи изображений и создать модель некоторых участков породы. Для исследования внутренней структуры породы ученые применяли микротомографию. С помощью наведённого ионного луча авторы разрезали образец на слои по 200 нм толщиной, которые затем анализировали с помощью электронного микроскопа.
Петрография негабаритного кальцита и халькопирита в яшмово-карбонатном BIF. A и B) Визуально коррелированные изображения Raman-SEM (сканирующая электронная микроскопия) перекрещивающихся пластинок кальцита миллиметрового размера с рекристаллизованной текстурой розеток с апатитом включения (белые кружки). Цвета на микрорамановских изображениях: синий для кварца, зеленый для карбоната, фиолетовый для гематита и бирюзовый для апатита. C и D) Негабаритные субидиоморфные кристаллы халькопирита с обогащением 34S и 33S (точечные анализы показаны маленькими красными точками и средние значения с одним указанным SD), связанные с магнетитом (PC0824). Халькопирит в PC0844 имеет включения (E) апатит-кварца в прямом контакте с галенитом и (F) идиоморфного или ксеноморфного галенита микрометрового размера (белый), в том числе с обогащением селеном, как показано в спектре на вставке и в (G) таблице трех энергодисперсионных спектроскопических анализов.
В итоге исследователи создали 3D-модели породы. Окаменелости оказались в гематите — минерале железа, а также были покрыты кварцем. Помимо сотен эллипсоидов, трубочек и филаментов учёные обнаружили и более сложные структуры. Они были крупными и достигали почти сантиметра в длину, а также имели древообразную форму. Ученые предположили, что это структуры биологического происхождения, которые могут быть следами древних бактерий.
Расчёты показали, что эти структуры появились от 3,75 до 4,28 млрд лет назад, то есть всего через 300 млн лет после формирования самой Земли. Самой старой окаменелостью до этого считались образцы из Западной Австралией возрастом 3,46 млрд лет, при этом некоторые ученые оспаривали их биогенное происхождение.
В исследуемой породе также обнаружили минерализованные химические вещества. Они позволяют больше узнать о процессе метаболизма древних бактерий. Оказалось, бактерии потребляли железо и серу, а некоторые из них, вероятно, также потребляли солнечный свет и углекислый газ. Таким образом, они осуществляли тип фотосинтеза, в котором не задействован кислород.
Исследователи сравнили найденные структуры и их состав с другими, более «молодыми» образцами, а также с породами из места обитания современных бактерий, окисляющих железо. Выяснилось, что во всех образцах присутствуют идентичные древообразные и эллипсоидные структуры. Их нашли в породах, отобранных у подводного вулкана Лоихи на Гавайях и неподалёку от других горячих источников в Арктическом и Индийском океанах.
В соответствии с первыми выводами исследователей, жизнь на планете может появиться довольно быстро. На Земле она могла зародиться всего через 300 млн лет после её формирования — это всего один оборот Солнца вокруг галактики. По мнению ученых, это позволяет сделать некоторые выводы по поводу внеземной жизни, которая в подходящих условиях может развиться довольно быстро, а, значит, повышается и сама возможность ее существования на других планетах.
Ранее планетологи признали метан убедительной биосигнатурой. По их словам, существуют абиотические источники метана, но по большей части он является продуктом жизнедеятельности.
Ранее на Марсе нашли воду, но ее также обнаружили на Луне и на Меркурии, и сейчас воду уже не считают важной биосигнатурой.
Между тем команда ученых из Калифорнийского и Вашингтонского университетов опубликовала результаты исследования, которое показывает, что кислород не обязательно является доказательством существования жизни на планете.
