Elektricitetsdrevne undersøiske reaktioner kan have været vigtige for livets opståen

Selvom det stadig er uvist, hvordan livet begyndte, der er et fællesskab af forskere, der har mistanke om, at det er sket i eller omkring hydrotermiske miljøer på dybt hav. På sådanne steder, vand opvarmet ved kontakt med varme sten fra jordens kappe strømmer ind i det nedre hav, passerer over og gennem mineraler, der selv udfældes ved samspillet mellem dette varme vand og koldt havvand. Mineralerne omfatter ofte metalsulfider, såsom jernsulfid, også kendt som pyrit eller fjolsguld. Når de udfældes, disse mineralske bundfald begynder at danne kanaler for det varme udluftningsvand, og da de metalholdige mineraler er elektrisk ledende, og sammensætningerne af udluftningsvandet og havvandet er forskellige, en elektrisk gradient skabes - noget som et naturligt batteri - med elektrisk strøm, der strømmer fra udluftningsvandet gennem mineralerne og ud i havet. Et team ledet af Tokyo Institute of Technology/Earth-Life Science Institute (ELSI) forskere har nu via omhyggelige laboratorieforsøg vist, at denne strøm kan reducere metalsulfidmineralerne til indfødte metaller og blandede metalsulfid/metalkonglomerater, som igen kan reducere og katalysere reduktionen af ​​forskellige organiske forbindelser.

Teamet ledet af Norio Kitadai, en tilknyttet forsker ved Tokyo Institute of Technology/Earth-Life Science Institute (ELSI) samt en videnskabsmand ved Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), produceret et sæt elektrokemiske reaktioner i laboratoriet, der mistænkes for at være genereret i tidlige havbunds hydrotermiske udluftningsmiljøer. De demonstrerede, at metalsulfider, herunder jern, kobber, at føre, og sølv (hvoraf nogle er almindelige bestanddele i hydrotermiske udluftningsmiljøer), blev omdannet til indfødte metaller ved elektrisk reduktion. Komplekser af metalsulfid og reduceret metal blev også fremstillet under processen. Det blev også opdaget, at flere organiske kemiske reaktioner, der var uundværlige i det moderne liv, blev fremmet af disse komplekser. Forfatterne mener, at metaller og metalsulfider tjente som reduktionsmidler og katalysatorer for disse reaktioner.

Denne forskning identificerer en ny mekanisme til oprettelse af organiske forbindelser drevet af hydrotermisk elproduktion i hydrotermiske væsker. En spændende betydning af dette arbejde er, at da elektrisk strøm ser ud til at blive genereret universelt i dybhavs hydrotermiske udluftningsmiljøer på jorden, hvor som helst sådanne hydrotermiske processer forekommer i hele kosmos, bør ligeledes fremme denne form for kemi. Ja, nylige astronomiske og rumfartøjsbaserede observationer tyder på, at der kan være kraftig hydrotermisk aktivitet på Saturn og Jupiters måner (Enceladus og Europa), og hydrotermisk aktivitet var sandsynligvis almindelig på det tidlige Mars. Yderligere forskning om virkningerne af forskellige metaller og elektriske gradienter forventes at afsløre meget mere om de miljøforhold, der kan lette præbiotisk kemi. Dette kan i sidste ende føre til en bedre forståelse af universets universalitet og lighed i livet i universet.