Η πρώτη ζωή πάνω στη Γη μπορεί να οδήγησε στην εξέλιξη του πλανήτη μας

Πηγή: NewScientist, 24 Μαρτίου 2006

Η πρώτη ζωή πάνω στη Γη μπορεί να πυροδότησε με γεωχημικές διαδικασίες την εξέλιξη και του ίδιου του πλανήτη μας. Η ιδέα αυτή οφείλεται στο ότι αρχαία μικρόβια παρείχαν την απαραίτητη χημική ενέργεια για να δημιουργήσουν τις ηπείρους της Γης - κάτι που έχει σχέση με την υπόθεση της Γαίας, στην οποία η ζωή βοηθάει να δημιουργούν οι συνθήκες που πρέπει αυτή να επιζήσει. Τα αρχαϊκά αυτά μικρόβια - που ενεργοποιήθηκαν από το μεθάνιο που ελευθέρωσαν άλλα μικρόβια - έδωσαν δηλαδή την απαραίτητη χημική ενέργεια για τη δημιουργία των γρανιτών από τους οποίους φτιάχτηκαν οι ήπειροι.

Η θεωρία αυτή αν ισχύσει θα έλυνε τον γρίφο του πότε εμφανίστηκε ο γήινος ηπειρωτικός φλοιός, και θα μπορούσε να εξηγήσει την παρουσία του γρανίτη, μια ουσία που δεν βρέθηκε οπουδήποτε αλλού στο ηλιακό σύστημά μας.

Η Γη σχηματίστηκε πριν 4,6 δισεκατομμύρια έτη, που συγχωνεύτηκε σαν μια ομοιογενής μάζα η οποία ξεχώρισε εν καιρώ σε ιδιαίτερα στρώματα που ξέρουμε σήμερα: ο πυρήνας, ο μανδύας και ο φλοιός, συν τους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα. Εντούτοις, κατά τη διάρκεια των πρώτων 600 έως 800 εκατομμυρίων ετών της γήινης ύπαρξης δεν υπήρξε καμία σταθερή ήπειρος. Τα παλαιότερα απομεινάρια του ηπειρωτικού φλοιού, που χρονολογούνται από τον Αρχαϊκό Αιώνα - περίπου πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια, είναι στην Acasta στο βορειοδυτικό Καναδά.

Αυτοί οι βράχοι φτιάχνονται από γρανίτη ή ένα παρόμοιο υλικό, το οποίο είναι μοναδικό στη Γη. Το υλικό αυτό δημιουργείται όταν λειωμένα βράχια από βασάλτη και αναμορφωμένα, εμπλουτίζονται με πυρίτιο, αργίλιο και ορισμένα μέταλλα καθώς αυτά αντιδρούν με ενώσεις στο νερό. Οι βράχοι από γρανίτη είναι λιγότερο πυκνοί από το βασάλτη, κι έτσι ανέρχονται στην επιφάνεια, διαμορφώνοντας ένα σταθερό ηπειρωτικό φλοιό.

Τα συστατικά για το γρανίτη (κυρίως ο βασάλτης) ήταν εκεί πολύ πριν από τους βράχους της περιοχής Acasta, όμως σε όλη αυτή την εποχή δεν σχηματίστηκε ο γρανίτης. Τώρα μια ομάδα γεωλόγων που καθοδηγούνται από το Minik Rosing του Γεωλογικού Μουσείου και το Σκανδιναβικό Κέντρο για τη γήινη εξέλιξη στο πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, λέει ότι η εμφάνιση της ζωής, που έκανε φωτοσύνθεση, μπορεί να έχει δώσει το αναγκαίο ξεκίνημα σε αυτήν την διαδικασία.

Η ομάδα του Rosing έφτασε στην ανακάλυψη της όταν είδε ότι συνέπιπτε η εμφάνιση του ηπειρωτικού φλοιού με το ξεκίνημα της φωτοσύνθεσης. Το αρχείο των απολιθωμάτων για την εποχή εκείνη είναι  στην καλύτερη περίπτωση ετερόκλητο, επειδή τα μικρόβια είναι μικρά και εύθραυστα, αλλά υπάρχουν κάποια γεωλογικά στοιχεία που δείχνουν ότι η φωτοσύνθεση μπορεί να έχει προκύψει πριν 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Σήμερα, οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, που μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χρησιμοποιήσιμη χημική ενέργεια, συμβάλλουν με τριπλάσια ενέργεια στον κύκλο της συνολικής γήινης γεωχημικής ενέργειας, από όσο η γεωλογική δραστηριότητα που οδηγείται από το εσωτερικό της Γης.

Έτσι, οι πρώτες φωτοσυνθετικές μορφές της ζωής θα είχαν κάνει διαθέσιμη την ηλιακή ενέργεια για τις χημικές αλλαγές, ξεκινώντας έτσι τον κύκλο της γήινης ενέργειας και αλλάζοντας τη γεωχημεία της. Αυτό πιστεύει η ομάδα του Rosing.

"Η ενέργεια που συλλαμβάνεται με τη βοήθεια της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιείται για να διατηρήσει τους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα μακριά από τη χημική ισορροπία με τους βράχους," λέει ο Rosing.

Αυτή η τάση ενισχύει τους κύκλους της διάβρωσης, προκαλώντας περισσότερες χημικές διασπάσεις στον φλοιό απ' ότι κάνουν οι φυσικές διαδικασίες ή οι περιορισμένες  αλλαγές που προκύπτουν από τους οργανισμούς που ζουν στο σκοτάδι, όπως τα μικρόβια που αναπτύσσονται γύρω από τις θερμικές διεξόδους. Μια τέτοια διάβρωση του βασάλτη παράγει σμηκτίτη και αργίλους, οι οποίοι διαδραματίζουν εν συνεχεία έναν ρόλο στη δημιουργία του γρανίτη.

"Το βασικό σημείο είναι ότι η τήξη του βασάλτη κάνει πάλι βασάλτη, ενώ η τήξη του διαβρωμένου βασάλτη παράγει ένα μικρό ποσό γρανίτη", λέει ο Rosing. "Η ζωή, τελικά, μπορεί να είναι υπεύθυνη στην παρουσία των ηπείρων πάνω στη γη."

Άλλοι γεωλόγοι συμφωνούν ότι αυτή είναι μια νέα και επινοητική ιδέα. Αλλά, λένε, ότι τα στοιχεία είναι ακόμα ασθενή. Παραδείγματος χάριν, η προφανής σπανιότητα του γρανίτη μπορεί να οφείλεται και σε άλλους παράγοντες, λέει ο Martin Line του πανεπιστημίου της Τασμανίας, όπως στο μέγεθος της γης, τη σχετική αφθονία του ύδατος στη γήινη επιφάνεια, ή απλά επειδή έχουμε επιλέξει να εξετάσουμε μερικούς βράχους μόνο σε άλλα σώματα στο ηλιακό σύστημα, όπως στο φεγγάρι ή άλλους πλανήτες.

Η θεωρία, πάντως, θα δεχόταν ένα σημαντικό πλήγμα αν ανακαλύπταμε γρανίτη σε άλλα σώματα του Ηλιακού Συστήματος, ή αν μπορούσαμε να εξηγήσουμε με άλλες παραμέτρους την παρουσία του γρανίτη αποκλειστικά στη Γη.

Τα μικρόβια που παράγουν μεθάνιο θέρμαναν το νεαρό πλανήτη

Τα μικρόβια που παρήγαγαν μεθάνιο και άλλαξαν το κλίμα της Γης, μπορεί να εμφανίστηκαν 700 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα από ό,τι θεωρούσαμε μέχρι σήμερα. Αυτοί οι 'μεθανογενείς' οργανισμοί ίσως έπαιξαν τον ρόλο του ρυθμιστή του κλίματος της Γης, εφοδιάζοντας τον πλανήτη με αέρια του θερμοκηπίου, τα οποία συγκράτησαν τη ζέστη και εμπόδισαν τις πρώιμες μορφές ζωής να αφανιστούν λόγω του πολικού ψύχους που επικρατούσε τότε.

Μέχρι σήμερα δεν είχε υπάρξει καμία άμεση γεωλογική ένδειξη για την ύπαρξη αυτών των μικροβίων την εποχή του Αρχαϊκού Αιώνα, που ξεκίνησε από τη δημιουργία της Γης μέχρι και 2,5 δισεκατομμύρια έτη από σήμερα. Αν και υπάρχουν αποδείξεις για την παρουσία τους πριν 2,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Το μεθάνιο στη Γη προέρχεται από τις τρεις βασικές πηγές: τη θερμική αποσύνθεση της οργανικής ύλης (αποσύνθεση σαθρής ύλης), τις μη βιολογικές αντιδράσεις απλών ανόργανων συστατικών και τη μεταβολική δραστηριότητα των μικροβίων που παράγουν μεθάνιο. Σε κάθε περίπτωση, το μεθάνιο που εκλύεται και από τις τρεις αυτές πηγές, περιέχει ευδιάκριτα επίπεδα ενός ισοτόπου, του άνθρακα-13.

Τώρα μια ομάδα Ιαπώνων επιστημόνων από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Yuichiro Ueno του Τόκιο, ανακάλυψε πριν από λίγο καιρό ίχνη από το ισότοπο άνθρακας-13 το οποίο παρήγαγαν μικρόβια σε πετρώματα, που χρονολογούνται πριν από 3,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Τα ίχνη του άνθρακα εντόπισαν σε χαλαζίες και υδροθερμικά προχώματα (σε υδροθερμικές πηγές) της Δυτικής Αυστραλίας, που βρίσκονταν σε μεγάλα κομμάτια του ηπειρωτικού φλοιού που είχε αρχίσει να σχηματίζεται κατά τη διάρκεια του Αρχαϊκού Αιώνα και ο οποίος έμεινε αναλλοίωτος από τις γεωλογικές διεργασίες μέχρι σήμερα.

"Αυτή η μελέτη των Ιαπώνων ειδικών ενισχύει την υπόθεση πως η μεθανογένεση ήταν μία, αν όχι η μόνη πρωτογενής μορφή μεταβολισμού η οποία ενεργοποίησε τους πρώιμους οργανισμούς στη Γη. Και αυτοί με τη σειρά τους παρήγαν τη χημική ενέργεια για τη δημιουργία των γρανιτών που έφτιαξαν τις ηπείρους. Δηλαδή το μεθάνιο ήταν το σπουδαιότερο αέριο του τότε γήινου θερμοκηπίου, που συγκρατούσε τη θερμότητα του ήλιου μιας και τότε οι ακτίνες του ήλιου ήταν πολύ αμυδρές", λέει ο Roger Buick του πανεπιστημίου της Washington στο Seattle, ένας ειδικός στην προέλευση και εξέλιξη των πρώτων μορφών της ζωής.