Danau Kesempatan Terakhir: “Danau Soda” di Amerika Utara dapat menunjukkan asal usul kehidupan di Bumi

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Bayangkan sebuah dunia yang benar-benar tandus. Di depan Anda terdapat pemandangan gunung berapi tanpa tumbuhan dan hewan. Tersebar di hamparan abu-abu dan hitam ini adalah perairan dangkal. Di setiap kolam alami ini disiapkan campuran bahan kimia dan kondisi fisik yang tepat yang dapat berfungsi sebagai sumber kehidupan dalam tubuh kita. planet.

Beberapa pakar berhipotesis bahwa pemandangan tersebut mungkin terlihat seperti ini, dan bukan sekadar pemandangan Mode sekitarketika kehidupan pertama kali muncul di Bumi sekitar 4 miliar tahun yang lalu, dan a diam Berpusat di sekitar danau yang ada di provinsi British Columbia, Kanada, hal ini memberikan dukungan baru untuk gagasan ini.

Perairan dangkal dan asin yang terletak di batuan vulkanik – dikenal sebagai Danau Last Chance – menyimpan bukti bahwa danau kaya karbonat di Bumi purba bisa menjadi “tempat lahirnya kehidupan,” menurut rekan penulis studi David Catling, seorang profesor di Universitas Washington. Ilmu bumi. Temuan ini, yang dipublikasikan di jurnal Nature pada tanggal 9 Januari, dapat meningkatkan pemahaman ilmiah tentang topik tersebut Bagaimana kehidupan dimulai.

“Kami dapat mencari kondisi spesifik yang digunakan manusia untuk menyusun bahan-bahan penyusun kehidupan di alam,” kata Catling. “Kami pikir kami memiliki tempat yang sangat menjanjikan untuk asal usul kehidupan.”

Catling dan rekan-rekannya pertama kali menyadari bahwa danau tersebut adalah tempat untuk memfokuskan penelitian mereka setelah tinjauan literatur mengungkapkan tesis master yang tidak diterbitkan pada tahun 1990-an, yang mencatat tingkat fosfat yang sangat tinggi di sana. Namun para peneliti harus melihatnya sendiri.

Danau Last Chance hanya sedalam satu kaki. Terletak di dataran tinggi vulkanik di British Columbia, lebih dari 1.000 meter (3.280 kaki) di atas permukaan laut, perairan ini mengandung tingkat fosfat pekat tertinggi yang pernah tercatat di perairan alami mana pun di Bumi.

Fosfat adalah elemen penting dalam molekul biologis, dan merupakan senyawa kimia yang mengandung… Fosfor, unsur penopang kehidupan. Mereka ditemukan dalam molekul seperti RNA dan DNA Di samping Pemain tenis profesionalIni adalah molekul penting untuk produksi energi di semua bentuk kehidupan. Kelimpahan fosfat di Danau Last Chance lebih dari 1.000 kali lebih besar Apa yang khas Untuk lautan atau danau, menurut Sebastian Haas, peneliti postdoctoral yang mempelajari mikrobiologi dan kimia lingkungan perairan di University of Washington dan memimpin penelitian tersebut.

Antara tahun 2021 dan 2022, tim peneliti mengunjungi Danau Last Chance untuk mengumpulkan dan menganalisis sampel air dan sedimen.

Saat itulah mereka menemukan bahwa Danau Last Chance bukan hanya sarang fosfat tetapi juga mineral dolomit, yang memungkinkan fosfor terakumulasi di lingkungan ini dan mungkin terbentuk sebagai respons terhadap reaksi antara kalsium, magnesium, dan karbonat di danau. Gabungan proses kimia, yang dipengaruhi oleh mineral dari batuan vulkanik tempat terbentuknya danau, dikombinasikan dengan iklim kering, secara efektif menghasilkan konsentrasi fosfat yang unik – serangkaian kondisi yang diyakini para peneliti suatu hari nanti dapat memunculkan kehidupan di Bumi. Bumi, menurut Haas.

“Kami menambah kepercayaan pada gagasan bahwa jenis lingkungan ini cocok untuk asal usul kehidupan, dan hal itu masuk akal,” katanya.

Last Chance Lake tidak hanya berumur 4 miliar tahun, bahkan diperkirakan berumur kurang dari 10.000 tahun. Situs ini hanyalah sebuah situs modern, atau gambaran alami dari masa lalu yang pada akhirnya memberi para ilmuwan peluang untuk lebih memahami seperti apa bumi purba di luar laboratorium.

“Ada banyak alasan untuk percaya bahwa danau serupa akan muncul di bumi pertama sekitar 4 miliar tahun yang lalu, karena batuan vulkanik di mana Danau Last Chance berada pada dasarnya merupakan prasyarat untuk pembentukan danau soda,” kata Haas. “Dan sebagian yang kami tunjukkan di sini adalah bahwa kandungan kimiawi air danau soda merupakan prasyarat bagi tingginya kadar fosfat tersebut.”

“Danau soda” seperti Danau Last Chance adalah perairan dangkal yang berisi natrium dan karbonat terlarut – seperti soda kue – yang biasanya berasal dari reaksi antara Batuan air dan vulkanik. Mereka dapat ditemukan di seluruh dunia tetapi mereka memang ada Jauh lebih jarang Dari perairan asin lainnya.

“Danau jenis ini memiliki tingkat fosfat tertinggi yang setara dengan apa yang digunakan manusia di laboratorium untuk membuat (molekul genetik),” kata Catling.

Ketika para ilmuwan di laboratorium mencoba meniru reaksi kimia yang membuat biomolekul diyakini ada Kunci asal mula kehidupanKonsentrasi fosfat yang diperlukan mencapai satu juta kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi normal yang ditemukan di perairan alami dunia.

“Jika Anda memiliki danau jenis ini di Bumi purba, maka danau tersebut akan memiliki kandungan fosfat yang tinggi, seperti Danau Last Chance,” tambah Catling.

Perairan seperti ini telah lama berada dalam radar para ilmuwan sebagai sumber potensial kehidupan primitif. Pada abad ke-19, Charles Darwin pertama kali menulis tentang “Kolam kecil yang hangat“Teori yang menyatakan bahwa danau yang hangat, dangkal, dan kaya fosfat bisa jadi merupakan tempat ditemukannya danau Molekul kehidupan pertama terbentuk.

“Bagian dari apa yang Darwin bayangkan adalah bahwa kolam-kolam berbuih ini… menyerupai… batu kuningkata Matthew Pasek, seorang profesor di University of South Florida yang mempelajari kimia fosfor dan ilmu asal usul kehidupan.

Namun ini bukan satu-satunya teori populer tentang bagaimana kehidupan pertama kali muncul di Bumi miliaran tahun lalu. Hal lainnya adalah kehidupan dimulai Ventilasi hidrotermal Di laut dalam.

Studi baru ini menambah bukti yang mendukung… Hipotesis kolam kecil yang hangatMenurut Pasek yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

“Poin utamanya, Anda bisa mendapatkan konsentrasi fosfat yang begitu tinggi di kolam-kolam ini, tentu diperkuat dengan hasil ini,” ujarnya. “Ini menunjukkan bahwa hal ini bisa terjadi.”

Namun, fosfat dalam jumlah besar bukanlah satu-satunya zat yang dibutuhkan agar kehidupan bisa muncul. Daftar persyaratan dasar juga mencakup sumber karbon dan nitrogen, serta unsur kimia dan fisik yang benar, termasuk fenomena yang dikenal sebagai Siklus basah kering – Yang memungkinkan pembentukan senyawa yang diperlukan dan reaksi kimia.

Namun para penulis mengatakan mereka tidak memastikan bahwa Danau Kesempatan Terakhir yang ada saat ini mengandung semua bahan yang diperlukan untuk bahan penyusun kehidupan, namun hanya beberapa bagian penting.

“Danau Last Chance saat ini tidak mengandung banyak bahan kimia yang kita anggap penting bagi asal usul kehidupan,” kata Haas, mengutip sianida sebagai salah satu contohnya. Pelajaran sebelumnya Hal ini menunjukkan bahwa versi primitif dari danau soda mungkin mengandung zat tersebut.

Meskipun penelitian ini “tidak secara unik menyelesaikan pertanyaan tentang asal mula kehidupan,” menurut Woodward Fisher, ahli geobiologi di Caltech yang tidak terlibat dalam penelitian ini, penelitian ini “menyoroti lingkungan di Bumi saat ini yang dapat dijelajahi oleh para ilmuwan.” “. Pelajari lebih detail untuk lebih memahami mekanisme yang bertanggung jawab menciptakan kehidupan di planet kita dan mungkin di tempat lain.

Asal usul kehidupan di Bumi – dan seterusnya

Jika kehidupan benar-benar muncul di danau soda di Bumi, bukan di dasar laut, pengetahuan ini secara teori bisa membantu Mencari bukti kehidupan Di luar Bumi.

“Jika Anda mengira kehidupan berasal dari dasar lautan, mungkin Anda harus melihat dunia lebih dekat Samudera subglasial “Di bulan Saturnus dan Jupiter,” kata Haas. “Tetapi jika Anda yakin bahwa kehidupan muncul di Bumi, maka planet seperti Mars mungkin jauh lebih penting.”

Jenis yang sama Formasi batuan Danau soda yang menghasilkan dapat ditemukan di sebagian besar permukaan bumi Planet berbatu seperti Mars – Yang menunjukkan bahwa kehidupan mungkin telah terbentuk di… Dengan cara yang sama Di tempat lain di alam semesta.

“Memahami bagaimana kehidupan muncul di Bumi sangat penting dalam pencarian kita akan kehidupan di luar Bumi,” kata Haas kepada CNN. “Mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kehidupan muncul di Bumi memberi tahu kita di mana mencari kehidupan di planet lain, atau bulan dari planet lain, di tata surya.”

Aurella Horn Muller Axios dan Climate Central melaporkan. Bukunya, “The Devourer: The Extraordinary Story of Kudzu, the Vine That Ate the South,” dijadwalkan akan diterbitkan pada musim semi.