ردپای حیات در سنگی ۳٫۵ میلیارد ساله؛ قدیمیترین کربن زیستی که مستقیما به یک سن زمین شناختی پیوند خورد

ردپای حیات در سنگی ۳٫۵ میلیارد ساله؛ قدیمیترین کربن زیستی که مستقیما به یک سن زمین شناختی پیوند خورده استپیدا کردن نشانه ای از حیات در سنگی که حدود سه و نیم میلیارد سال از عمرش می گذرد، به خودی خود اتفاق بزرگی است؛ اما مشکل اصلی همیشه یک چیز بوده: از کجا بدانیم چیزی که امروز در سنگ می بینیم، واقعا از همان زمان باستانی باقی مانده است؟سنگهای بسیار قدیمی زمین در طول میلیاردها سال آرام نمانده اند. دگرگونی، فشار و گرما، جریان سیالات گرمابی، تغییر شکل و حتی برخوردهای شهاب سنگی می توانند ساختار اولیه سنگ را تغییر دهند و نشانه های زیستی را جابه جا یا تخریب کنند. حتی ممکن است بعضی فرایندهای غیرزیستی، ساختارهایی ایجاد کنند که در نگاه اول شبیه فسیل به نظر برسند. بنابراین در مورد قدیمی ترین شواهد حیات، فقط پیدا کردن یک ساختار عجیب یا کربن سبک کافی نیست؛ باید تاریخچه خود سنگ را هم بدانیم.اکنون پژوهشی که به تازگی در PNAS منتشر شده، یک قدم مهم در همین مسیر برداشته است. تیمی از پژوهشگران هندی و بین المللی در چرتی کربن دار از کمربند گرین استون شرق سنگ کراتون سینگبهوم در هند، شواهدی از کربن پیدا کرده اند که آن را زیستی تفسیر می کنند. نکته مهم اینجاست که این کربن در سنگی قرار دارد که سن زمین شناختی آن با کمک زیرکن های موجود در همان سنگ، حدود ۳٫۴۹۷ میلیارد سال تعیین شده است.مشکل همیشگی در شناسایی حیات اولیهکربن یکی از مهمترین سرنخ هایی است که برای جستجوی حیات اولیه زمین در اختیار داریم. بسیاری از موجودات زنده در فرایندهای متابولیکی خود، کربن سبکتر را نسبت به 13C ترجیح می دهند. در نتیجه، ماده کربنی حاصل از فعالیت زیستی می تواند از نظر 13C تهی شدگی نشان دهد.اما اینجا نباید خیلی سریع نتیجه گیری کنیم. یک مقدار پایین δ13C به تنهایی نمی تواند حیات را ثابت کند، چون بعضی فرایندهای غیرزیستی هم قادرند تفکیک ایزوتوپی ایجاد کنند.از طرف دیگر، حتی اگر کربن واقعا زیستی باشد، باید بتوانیم سن آن را هم مشخص کنیم. خود ماده کربنی را نمی توان مانند یک بلور زیرکن با روش U-Pb مستقیما سن سنجی کرد. به همین دلیل، سن آن معمولا از سن سنگ میزبان یا کانی های همراه استنباط می شود.این موضوع در مورد سنگهای آرکئن اهمیت زیادی دارد. هرچه به گذشته دورتر می رویم، تعداد سنگهایی که تاریخچه اولیه خود را حفظ کرده اند کمتر می شود و همین مسئله تشخیص یک biosignature واقعی را دشوارتر می کند.اینجا زیرکن وارد داستان می شودپژوهشگران چرتی موسوم به بهیتارداری را در کمربند گرین استون سینگبهوم بررسی کردند. این چرت دارای نوارهای تیره و روشن است و در بخشهایی از آن، ماده کربنی به صورت لایه های بسیار نازک درون زمینه سیلیسی سنگ دیده می شود.اما برای تعیین سن این سنگ، یک کانی کوچک اهمیت بسیار زیادی پیدا کرد: زیرکن.زیرکن یکی از ارزشمندترین کانی ها برای زمین شناسی است. این بلورها هنگام تشکیل در محیط های آذرین می توانند اورانیوم را در ساختار خود جای دهند و با گذشت زمان، واپاشی اورانیوم به سرب یک ساعت طبیعی درون بلور ایجاد می کند. اگر بلور از زمان تشکیل خود به اندازه کافی بسته مانده باشد، نسبت های U-Pb می توانند سن تشکیل آن را با دقت بالایی مشخص کنند.در این مطالعه، زیرکن های موجود در چرت با روش U-Pb سن سنجی شدند و سن ۳۴۹۷ ± ۵ میلیون سال به دست آمد.اینجا یک نکته را باید دقیق گفت: پژوهشگران خود کربن را مستقیما سن سنجی نکردند. آنچه مستقیما سن سنجی شده، زیرکن است و از سن آن برای تعیین سن سنگ میزبان و در نتیجه محدود کردن سن کربن موجود در آن استفاده شده است.بنابراین اهمیت این مطالعه در این است که کربنی که پژوهشگران آن را زیستی می دانند، اکنون به یک سنگ با سن زمین شناختی دقیق و بسیار قدیمی پیوند خورده است.چرا دگرگونی اینقدر مهم است؟اگر این نمونه یک سنگ به شدت دگرگون شده بود، تفسیر آن بسیار دشوارتر می شد.سنگهای آرکئن میلیاردها سال در پوسته زمین باقی مانده اند و در این مدت ممکن است چندین بار گرم و فشرده شده باشند یا سیالات از میان آنها عبور کرده باشد. این فرایندها می توانند ساختار ماده کربنی و ترکیب ایزوتوپی آن را تغییر دهند.نمونه های ایسوا در گرینلند یکی از مثال های معروف این مسئله هستند. سنگهای حدود ۳٫۸ میلیارد ساله این منطقه سالها بعنوان یکی از قدیمیترین شواهد احتمالی حیات مطرح بودند، اما بعدا مشخص شد که تاریخچه دگرگونی سنگ می تواند در ترکیب ایزوتوپی گرافیت موجود در آنها نقش داشته باشد.ادامه در👇