A reação química entre os minerais que contêm ferro e água podem produzir hidrogênio suficiente "alimento" para sustentar comunidades microbianas que vivem nos poros e fissuras dentro do enorme volume de rocha abaixo do fundo do oceano e partes dos continentes, de acordo com um novo estudo liderado pela Universidade de Colorado Boulder . Os resultados, publicados na revistaNature Geoscience , também sugerem a possibilidade de que a vida de hidrogênio dependente poderia ter existido onde ricos em ferro rochas ígneas em Marte foram uma vez em contato com a água.
Não só existe um potencial grande volume de rocha na Terra que podem sofrer reações de baixa temperatura, mas os mesmos tipos de rochas também são predominantes em Marte.
Os cientistas investigados como as reações rock-água podem produzir hidrogênio em locais onde as temperaturas são demasiado quente para coisas para sobreviver, como nas rochas que sustentam os sistemas de fontes hidrotermais no fundo do Oceano Atlântico vivendo. Os gases de hidrogênio produzidos nessas rochas que, eventualmente, alimentar a vida microbiana, mas as comunidades estão localizadas apenas em pequenos oásis, mais frias, onde os fluidos de ventilação misturar com água do mar.
O novo estudo, liderado por CU-Boulder Research Associate Lisa Mayhew, começaram a investigar se as reações produtoras de hidrogênio também poderia ocorrer nas rochas muito mais abundantes que são infiltradas com água a temperaturas baixas o suficiente para a vida para sobreviver.
"Reações Água-rock que produzem gás hidrogênio são pensados para ter sido uma das primeiras fontes de energia para a vida na Terra", disse Mayhew, que trabalhou no estudo como um estudante de doutorado no laboratório de CU-Boulder Associate Professor Alexis de Templeton no Departamento de Ciências Geológicas.
"No entanto, sabemos muito pouco sobre a possibilidade de que o hidrogênio será produzido a partir dessas reações, quando as temperaturas são baixas o suficiente para que a vida pode sobreviver. Se essas reações podem produzir hidrogênio suficiente para estas baixas temperaturas, em seguida, os microrganismos pode ser capaz de viver no rochas onde ocorre essa reação, o que poderia ser potencialmente um enorme habitat microbiana subterrânea para hidrogênio utilizando vida ".
Quando as rochas ígneas, que se formam quando o magma resfria lentamente nas profundezas da Terra, são infiltradas por água do mar, alguns dos minerais liberar átomos instáveis de ferro na água. A temperaturas elevadas, - mais quente do que 392 graus Fahrenheit - os cientistas sabem que os átomos instáveis, conhecidas como ferro reduzido, pode dividir-se rapidamente as moléculas de água e de produção de gás hidrogénio, bem como novos minerais contendo ferro na forma mais estável, oxidados.
Mayhew e seus co-autores, incluindo Templeton, rochas submersas na água, na ausência de oxigênio para determinar se uma reação semelhante ocorreria em temperaturas muito baixas, entre 122 e 212 graus centígrados. Os pesquisadores descobriram que as rochas se criar hidrogênio - hidrogênio potencialmente suficiente para suportar a vida.
Para compreender mais detalhadamente as reações químicas que produzem o hidrogênio nos experimentos de laboratório, os pesquisadores usaram "radiação síncrotron" - que é criado por elétrons que orbitam em um anel de armazenamento artificial - para determinar o tipo ea localização do ferro nas rochas em um microescala.
Os investigadores esperavam que o ferro reduzido em minerais como olivina tinha sido convertido no estado de oxidação mais estável, tal como ocorre a temperaturas mais elevadas. Mas, quando eles realizaram suas análises no Stanford Synchrotron Radiation Lightsource na Universidade de Stanford, eles ficaram surpresos ao descobrir ferro oxidado recém-formado em minerais "espinélio" encontrados nas rochas. Spinels são minerais com uma estrutura cúbica, que são altamente condutivo.
Encontrar ferro oxidado nas spinels levou a equipe a hipótese de que, em baixas temperaturas, as spinels condutores estavam ajudando a facilitar a troca de elétrons entre ferro reduzido e água, um processo que é necessário para o ferro para dividir as moléculas de água e criar o hidrogênio gás.
"Depois de observar a formação de ferro oxidado em spinels, percebemos que havia uma forte correlação entre a quantidade de hidrogênio produzido e porcentagem de fases espinélias o volume nos materiais de reação", disse Mayhew. "Geralmente, os mais espinélios, mais hidrogénio."
Mayhew e Templeton já estão construindo neste estudo com os seus co-autores, incluindo Thomas McCollom a de CU-Boulder Laboratório para Física Atmosférica e Espacial , para ver se as reações produtoras de hidrogênio pode realmente sustentar micróbios em laboratório.
A foto em thetop da página foi capturado pela Mars Global Surveyor, da NASA, em 2000, oferecendo evidências de que o planeta pode ter sido uma terra de lagos em seu primeiro período, com camadas de terra-como rocha sedimentar que poderia abrigar os fósseis de qualquer antigo Martian vida.
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