کشف یک سنگ ،تاریخ حیات اولیه را ۳۰۰ میلیون سال به عقب برد

محققان بریتانیایی بر اساس تجزیه و تحلیل سنگی به دست آمده از شهر کبک کانادا به این نتیجه رسیده‌اند. محققان سن این سنگ را ۳.۷۵ تا ۴.۲۸ میلیارد سال تخمین زده‌اند.

محققان پیشتر ساختارهایی کوچک و خاص رشته‌ای و لوله مانند را در این سنگ پیدا کرده بودند اما به نظر می‌رسید که این ساختارها توسط باکتری‌ها ایجاد شده‌اند. با این حال تمامی دانشمندان موافق نبودند که این ساختارها منشا بیولوژیکی دارند.

اکنون پس از تجزیه و تحلیل‌های بیشتر، محققان کالج دانشگاهی لندن ساختار بسیار بزرگ‌تر و پیچیده‌تری را در داخل این سنگ کشف کرده‌اند و این ساختارها، ساختاری ساقه‌مانند با شاخه‌های موازی در یک سمت است که نزدیک به یک سانتی‌متر طول دارند.

محققان اظهار کردند گرچه تصور می‌شود برخی از ساختارها می‌توانند از طریق واکنش‌های شیمیایی تصادفی ایجاد شده باشند اما ساختار شبه ساقه با شاخه‌های موازی به احتمال زیاد منشا بیولوژیکی داشته است و این امر نیز به دلیل آن است که تاکنون هیچ ساختاری مشابه آن از طریق واکنش‌های شیمیایی ایجاد نشده است.

تا به حال اولین شواهد شناخته شده از حیات بر روی زمین، حاصل بررسی محققان از سنگی ۳.۴۶ میلیارد ساله از استرالیای غربی بود که حاوی فسیل‌های میکروسکوپی کرم مانند بود.

دکتر "دومینیک پاپینو"(Dominic Papineau) نویسنده اصلی این مطالعه از دانشکده علوم زمین کالج دانشگاهی لندن گفت: ما در این مطالعه با بررسی شواهد مختلف نشان دادیم که تعدادی از انواع مختلف باکتری‌ها بین ۳.۷۵ تا ۴.۲۸ میلیارد سال پیش روی زمین وجود داشته‌اند. این بدان معناست که حیات می‌توانست ۳۰۰ میلیون سال پس از تشکیل زمین آغاز شده باشد. از نظر زمین شناسی، این روند بسیار سریع است و همانند یک دور چرخش خورشید به دور کهکشان ما است.

محققان این مطالعه همچنین شواهدی را کشف کردند که نشان می‌دهد چگونه باکتری‌ها انرژی خود را از راه‌های مختلف دریافت می‌کنند. آنها ترکیبات فرعی شیمیایی معدنی را در این سنگ پیدا کردند که با میکروب‌های باستانی که از آهن، گوگرد و احتمالا دی اکسید کربن تشکیل شده و نور را از طریق نوعی فتوسنتز بدون اکسیژن دریافت کرده و زندگی می‌کردند، سازگار است.

نتایج این یافته‌های جدید نشان می‌دهد که انواع حیات میکروبی ممکن است در زمین اولیه وجود داشته باشد. وجود آنها همچنین پیامدهایی برای امکان زیست فرازمینی ارائه می‌کند.

در این مطالعه، محققان سنگ‌های کمربند روی پوسته‌ای نووآگیتوک کبک(NSB) را که توسط دکتر پاپینو در سال ۲۰۰۸ جمع‌آوری شده بود، مورد بررسی قرار دادند.

کمربند روی پوسته‌ای نووآگیتوک، زمانی تکه‌ای از کف دریا بود و بنابراین حاوی برخی از قدیمی‌ترین سنگ‌های رسوبی شناخته شده روی زمین است که گمان می‌رود در نزدیکی سیستم چاه‌های گرمابی قرار گرفته‌اند.چاه گرمابی یا مجرای گرمابی(Hydrothermal vent) در حقیقت شکافی بر روی سطح زمین است که از لحاظ زمین‌شناسی، آب‌های اطراف خود را گرم می‌کند.

محققان سنگ را به بخش‌هایی به ضخامت کاغذ(۱۰۰ میکرون) برش دادند تا از نزدیک ساختارهای ریز فسیلی مانند را که از هماتیت و نوعی اکسید آهن ساخته شده و در کوارتز محصور شده‌ بودند مشاهده کنند.

ضخامت این تکه‌ سنگ‌ها بیش از دو برابر ضخامت سنگ‌های قبلی بود که محققان بریده بودند و این امر به محققان اجازه می‌داد ساختارهای هماتیت بزرگ‌تری را در آنها ببینند.

آنها این ساختارها و ترکیبات را با فسیل‌های جدیدتر و همچنین با باکتری‌های اکسیدکننده آهن که در نزدیکی سیستم‌های چاه گرمابی امروزی قرار دارند مقایسه کردند.

تیم تحقیقاتی علاوه بر تجزیه و تحلیل نمونه‌های سنگ در زیر میکروسکوپ‌های نوری و رامان مختلف(که پراکندگی نور را اندازه‌گیری می‌کند)، بخش‌هایی از سنگ را با استفاده از یک ابر رایانه که هزاران تصویر را با دو تکنیک تصویربرداری با وضوح بالا پردازش می‌کرد، به‌صورت دیجیتالی بازسازی کردند.

اولین روش میکرو سی تی یا میکروتوموگرافی(microtomography) بود که از اشعه ایکس برای مشاهده هماتیت درون سنگ‌ها استفاده می‌کرد. دومین روش نیز پرتو یونی متمرکز بود که تکه‌های سنگی به ضخامت ۲۰۰ نانومتر را با یک میکروسکوپ الکترونی یکپارچه از بین هر برش بررسی می‌کرد. هر دو تکنیک مجموعه‌هایی از تصاویر را تولید کردند که برای ایجاد مدل‌های سه بعدی از اهداف مختلف استفاده می‌شدند.

محققان در تجزیه و تحلیل خود به این نتیجه رسیدند که ساختارهای هماتیت نمی‌توانند از طریق فشردن و گرم شدن سنگ(دگرگونی) در طول میلیاردها سال ایجاد شوند.

آنها اظهار کردند که این ساختارها در کوارتز ریزتر(کمتر تحت تاثیر دگرگونی) بهتر از کوارتز درشت‌تر(که دگرگونی بیشتری داشته است) حفظ می‌شوند.

محققان همچنین سطوح عناصر کمیاب خاکی را در این سنگ بررسی کردند و دریافتند که سطح آنها با سایر نمونه‌های سنگی باستانی برابر است. این امر تایید می‌کند که این رسوبات کف دریا به اندازه سنگ‌های آتشفشانی اطراف قدمت دارند.