Wulkan błotny.

Wulkan błotny z Trynidadu i Tobago. Podmorskie wypływy tego typu mogły stanowić kolebkę życia na Ziemi (fot. Michael C. Rygel).

Od kilkudziesięciu lat naukowcy próbują ustalić, gdzie na naszej planecie po raz pierwszy pojawiło się życie. Teraz do bogatej listy kandydatów dołączyły błotne wulkany.

Wulkany błotne to niewielkie stożki (często o minimalnym reliefie, czyli w znikomym stopniu wyniesione ponad otaczający je teren) stanowiące miejsca wypływu błotnistej substancji składającej się z zawodnionego piasku i mułu. Są one efektem wydobywania się na powierzchnię Ziemi gazów oraz gorącej wody. Ich powstanie ma też niekiedy związek z trzęsieniami ziemi.

To właśnie takie struktury mogły – zdaniem międzynarodowego zespołu naukowców – stanowić kolebkę życia. Pozostałości wulkanów błotnych liczących aż 3,8 mld lat znaleziono na Grenlandii, w kompleksie znanym jako Isua. Z tego samego miejsca pochodzą także pierwsze – choć kontrowersyjne – ślady metabolizmu pierwszych organizmów zasiedlających powierzchnię naszej planety.

Skały z kompleksu Isua – a konkretnie znajdowane tam serpentynity – zostały właśnie zinterpretowane jako związane z podmorskimi wypływami hydrotermalnymi, mogącymi stanowić odpowiednik współczesnych wulkanów błotnych. To tylko interpretacja, jednak naukowcy dostarczyli co najmniej kilku dowodów przemawiających na korzyść tej hipotezy.

Wypływy miały temperaturę od 100 do 300 °C. Skład izotopowy skał powstałych w tym środowisku wskazuje na wysokie wartości pH. To właśnie w takich warunkach mogły tworzyć się aminokwasy stanowiące podstawowe cegiełki budujące organizmy żywe. Dlatego też wyinterpretowane wulkany błotne są o wiele lepszymi kandydatami do miana kolebki życia niż kominy hydrotermalne innych rodzajów, bogato występujące zarówno na dnach dzisiejszych, jak i prekambryjskich oceanów.

Skały z Isua na Grenlandii mają ciekawą historię – i to niezależnie od tego, czy rzeczywiście zachowały one informacje o najstarszych formach życia. Kompleks Isua powstał przypuszczalnie w rejonie łuku wyspowego podobnego do tych, które dzisiaj otaczają Pacyfik. Podobieństwa są spore, jednak naukowcy podkreślają, że badania geochemiczne wykazały też ważne różnice. Mogą mieć one związek z mechanizmami rządzącymi przemieszczaniem się kontynentów po powierzchni planety. W archaiku (od 4,6 do 2,5 mld lat temu) klasyczna teoria kier litosfery – opracowana na podstawie obserwacji dzisiejszych lądów oraz mórz – najprawdopodobniej się nie sprawdza.

Wulkany błotne to nie jedyne środowiska typowane jako potencjalne kolebki życia. Oto inne propozycje:

  1. W niedawno zaproponowanym modelu katalizatorem zapoczątkowującym powstawanie życia miały być zeolity – minerały budujące unoszące się po powierzchni mórz płaty pumeksu. Teorię tę można zaliczyć go większej grupy hipotez określanych zbiorczą nazwą „pizzy pierwotnej”.
  2. „Zupa pierwotna” – w pierwotnym modelu zakładano, że aminokwasy mogły bez ograniczeń łączyć się w pierwotnym oceanie, w którym brakowało organizmów poszukujących pożywienia. Coraz większe stężenie substancji możliwych do wykorzystania w celu budowy białek zamieniało wody morskie w swego rodzaju „zupę”.

Źródło: M.-L. Pons, G. Quitte, T. Fujii, M. T. Rosing, B. Reynard, F. Moynier, C. Douchet, F. Albarede, 2011. Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.1108061108.