Te struktury z głębin oceanów potrafią generować energię w zaskakujący sposób
Japońcy badacze przyjrzeli się temu, w jaki sposób działają kominy hydrotermalne. Co ich najbardziej zainteresowało?
Dlaczego coś, co znajduje się tysiące metrów pod poziomem morza, tak bardzo interesuje naukowców? W jaki sposób to, co można znaleźć na dnie oceanu, jest powiązane z istnieniem życia na Ziemi?
Warto przyjrzeć się badaniu z Japonii, które analizuje kominy hydrotermalne. Struktury te znajdują się daleko w głębinach, które jak wiadomo – nie są do końca poznane przez człowieka.
Energia z kominów hydrotermalnych
Zespół z Riken Scientific Research Institute i Tokyo Institute of Technology w Japonii przeprowadził badanie nad grupą kominów hydrotermalnych. Jego treść opublikowano pod koniec września tego roku na stronie nature.com.
Badanie przedstawia skomplikowaną treść, zarówno z dziedziny chemii, jak i biologii. Nawet sam jej wstęp za wiele nie wyjaśnia, jeśli nie zna się specjalistycznego słownictwa. W skrócie: praca naukowa dotyczy konwersji energii osmotycznej w kominach hydrotermalnych – a dokładniej w ich nanostrukturach, ponieważ te mogą przekształcać różnice stężeń jonów w energię elektrochemiczną. Jednak co w tym zaskakującego?
W normalnych warunkach proces ten zachodzi w organizmach żywych, ale naukowcy odkryli, że może mieć miejsce również w środowisku geologicznym, bez udziału życia.
O kominach
Czym właściwie są kominy hydrotermalne? Jak możemy przeczytać na Wikipedii:
Komin hydrotermalny to szczelina w powierzchni planety, przez którą wydostaje się ciepła woda (geotermalna). Kominy spotyka się często w miejscach aktywnych wulkanicznie, rejonach rozsuwania się płyt tektonicznych na dnie basenów oceanicznych i w pobliżu plam gorąca. Ich istnienie wynika z geologicznej aktywności Ziemi połączonej z obecnością dużych ilości wody, zarówno na powierzchni, jak i pod skorupą.
Nowe badanie
W najnowszym badaniu naukowcy zastanawiali się nad tym, jak opisywane wcześniej wytwarzanie energii może być powiązane z powstaniem życia na Ziemi. Komin hydrotermalny działa jak naturalna membrana transportująca jony, w tym np. Na+, K+, H+ czy Cl-. Przepływ jest kontrolowany dzięki złożonym strukturom zbudowanym z tlenków metali, wodorotlenków i węglanów.
Główny badacz Ryuhei Nakamura powiedział:
Nieoczekiwanie odkryliśmy, że konwersja energii osmotycznej, istotna funkcja we współczesnym życiu roślin, zwierząt i drobnoustrojów, może zachodzić abiotycznie w środowisku geologicznym.
Badanie koncentrowało się na próbkach z pola Shinkai Seep, znajdującego się w Rowie Mariańskim na Pacyfiku, na głębokości 5743 metrów. Analizowane struktury wykazywały elektrycznie naładowane powierzchnie, z kierunkiem ładunku zmieniającym się na całej powierzchni. Wskazuje to na naturalne występowanie osmotycznej konwersji energii.
Szybka ciekawostka: Rów Mariański to najgłębszy znany rów oceaniczny na Ziemi, położony w zachodniej części Oceanu Spokojnego. Ciągnie się łukiem o długości ponad 2500 km. Ma głębokość sięgającą aż do 11 034 metrów poniżej poziomu morza.
Jednak brak materiału organicznego w tym przypadku sugeruje, że wytwarzanie energii mogło powstać na Ziemi przed pojawieniem się życia. To z kolei mogło zapewnić odpowiednie środowisko do powstania żywych komórek.
Spontaniczne tworzenie się kanałów jonowych odkrytych w głębinowych kominach hydrotermalnych ma bezpośrednie implikacje dla pochodzenia życia na Ziemi i poza nią.
Co dalej?
Warto zaznaczyć, że opublikowane badanie jest interesujące pod różnymi względami. Jednym z nich jest oczywiście odkrywanie tego, jak i gdzie powstało życie na Ziemi. Które procesy zachodziły na naszej planecie jako pierwsze i czy to, jak zachowują się szczeliny w głębinach oceanów, ma związek z tym jak obecnie wygląda fauna i flora.
Jednak nie jest to jedyna rzecz, nad którą zastanawiają się naukowcy. Drugą kwestią jest rozwijanie zrównoważonych źródeł energii, w tym przypadku tak zwanej „niebieskiej energii”. Takiej, która wykorzystuje potencjał zbiorników wodnych (dokładniej mówiąc: generowania energii elektrycznej z różnic między wodą słoną a słodką). Rozwój w tym obszarze mógłby poprawić nie tylko wydajność przemysłu, ale także ceny, jak i również byłby przyjazny dla środowiska.
Źródła: https://www.nature.com/articles/s41467-024-52332-3
https://pl.wikipedia.org/wiki/Komin_hydrotermalny
https://www.spacedaily.com/reports/Nanostructures_found_in_deep_ocean_vents_could_shed_light_on_lifes_origins_999.html
https://www.sciencealert.com/nanostructures-found-in-deep-sea-vents-generate-energy-without-life
https://pl.wikipedia.org/wiki/Rów_Mariański
