Sporing af optegnelser over de ældste livsformer på jorden

Opdagelsen giver en ny karakteristisk 'biosignatur' til at spore resterne af ældgammelt liv, der er bevaret i klipper, som er væsentligt ændret over milliarder af år og kunne hjælpe med at identificere liv andre steder i solsystemet.

Forskningen, udgivet i to artikler - en i Journal of the Geological Society og en anden i Earth and Planetary Science Letters - løser det mangeårige problem med, hvordan forskere kan spore registreringer af liv på Jorden i stærkt metamorferede klipper mere end 3, 700 millioner år gammel, med organisk materiale, der ofte bliver til det kulstofbaserede mineral grafit.

I den første undersøgelse, udgivet i Earth and Planetary Science Letters , holdet analyserede ti stenprøver af båndede jernformationer (BIF) fra Canada, Indien, Kina, Finland, USA og Grønland, der strækker sig over 2, 000 millioner års historie.

De hævder, at kulstof konserveret i grafitlignende krystaller-'grafitisk kulstof'-placeret sammen med mineraler som apatit, som vores tænder og knogler er lavet af, og carbonat, er biosignaturerne for de ældste livsformer på jorden.

"Livet på Jorden er alt kulstofbaseret og over tid, det nedbrydes til forskellige stoffer, såsom carbonat, apatit og olie. Disse bliver fanget i lag af sedimentær sten, og til sidst bliver olien grafit under efterfølgende metamorfisme i skorpen, "forklarede Dr. Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, Center for Planetary Sciences og London Center for Nanotechnology).

"Vores opdagelse er vigtig, da det er stærkt diskuteret, om forbindelsen mellem grafit og apatit er tegn på en biologisk oprindelse af kulstoffet, der findes i gamle klipper. Vi har nu flere beviser for, at disse mineralforeninger er biologiske i båndede jernformationer. Dette har enorme konsekvenser for, hvordan vi bestemmer kulstofens oprindelse i prøver af udenjordiske sten, der returneres andre steder i solsystemet. "

Teamet undersøgte sammensætningen af ​​BIF -sten, da de næsten altid er i prækambriumsk alder (4, 600 millioner år gammel til 541 millioner år gammel) og registrere oplysninger om de ældste miljøer på jorden.

For det, de analyserede sammensætningen af ​​klipper fra 1, 800 millioner år gammel til mere end 3, 800 millioner år gammel ved hjælp af en række metoder, der involverer fotoner, elektroner, og ioner til at karakterisere sammensætningen af ​​grafit og andre mineraler af potentiel biogen oprindelse.

"Tidligere har det blev antaget, at det at finde apatit og grafit sammen i gamle klipper var en sjælden forekomst, men denne undersøgelse viser, at det er almindeligt i BIF på tværs af en række stenmetamorfe kvaliteter, "sagde teammedlem Dr. Matthew Dodd (UCL Earth Sciences og London Centre for Nanotechnology).

Apatit- og grafitmineralerne menes at have to mulige oprindelser:mineraliserede produkter af forfaldet biologisk organisk stof, som omfatter nedbrydning af molekyler i olie ved høje temperaturer, eller dannelse gennem ikke-biologiske reaktioner, der er relevante for kemien om, hvordan livet opstod fra ikke-levende stof.

Ved at vise beviser for den udbredte forekomst af grafitisk carbon i apatit og carbonat i BIF sammen med dets carbon-isotopsammensætning, forskerne konkluderer, at mineralerne er mest i overensstemmelse med en biologisk oprindelse fra resterne af Jordens ældste livsformer.

For at undersøge i hvilket omfang metamorfisme ved høj temperatur forårsager et tab i molekylær, elementære og isotopsignaturer fra biologisk stof i sten, de analyserede de samme mineraler fra en 1, 850 millioner år gammel BIF -sten i Michigan, som havde metamorferet i 550 graders varme.

I denne anden undersøgelse, udgivet i dag i Journal of the Geological Society , teamet viser, at der findes flere biosignaturer i det grafitiske carbon og den tilhørende apatit, carbonat og ler.

De brugte en række forskellige højteknologiske instrumenter til at opdage spor af nøglemolekyler, elementer, og kulstofisotoper af grafit og kombinerede dette med flere mikroskopiteknikker til at studere bittesmå objekter fanget i klipper, som er usynlige for det blotte øje.

Sammen, alle deres observationer af sammensætningen er i overensstemmelse med en oprindelse fra henfaldet biomasse, som for gamle dyrefossiler på museer, men som er stærkt ændret af høje temperaturer.

"Vores nye data giver yderligere beviser for, at grafit, der er forbundet med apatit i BIF, sandsynligvis er af biologisk oprindelse. Desuden er ved at tage en række observationer fra hele den geologiske registrering, vi løser en langvarig kontrovers om oprindelsen af ​​isotopisk let grafitisk carbon med apatit i den ældste BIF, "sagde Dr. Papineau.

"Vi har vist, at der findes biosignaturer i stærkt omdannede jernformationer fra Grønland og det nordøstlige Canada, som er mere end 3, 850 millioner år gammel og stammer fra begyndelsen af ​​sedimentære stenrekord. "