Минералоги нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Ученые Санкт-Петербургского университета изучили вулканические породы с самородным железом с острова Диско (Гренландия) и показали, что такие породы могли выступать источником фосфора для возникновения первых живых организмов, а их формирование было возможно в условиях древней Земли. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Geoscience Frontiers.
Как рассказал первый автор статьи доцент СПбГУ (кафедра минералогии) Олег Верещагин, во время изучения вулканических пород с острова Диско ученые обнаружили целый комплекс фосфор-содержащих минералов ассоциирующих с самородным железом. При этом некоторые из них содержат фосфор в отрицательной степени окисления. Именно такие соединения могли быть источниками фосфора, необходимого для возникновения первых живых организмов (пребиотического фосфора).
К настоящему времени в научной литературе преобладает мнение, что источником пребиотического фосфора являлись метеориты, так как минералы, содержащие фосфор в отрицательной степени окисления практически не встречаются на Земле. Совместные исследования ученых Санкт-Петербургского университета и Удмуртского федерального исследовательского центра позволили по-новому взглянуть на эту проблему и показали, что в Земных условиях могут образовываться значительные скопления таких минералов.
«Кислород является одним из основных элементов земной коры. Поэтому почти все железо в земной коре встречается в виде оксидов (гематита и магнетита). Появление самородного железа предполагает практически полное отсутствие кислорода в минералообразующей системе, что в земных условиях реализуется крайне редко. При этом, геохимические циклы железа и фосфора очень связаны. Именно резко восстановительные условия и обилие железа привели к формированию значительного количества минералов, содержащих фосфор в отрицательной степени окисления», ― подчеркнул Олег Верещагин.
Он добавил, что при изучении вулканитов острова Диско в распоряжении ученых СПбГУ был целый ряд локальных инструментальных методов, ранее не использовавшихся для таких объектов. Это позволило выявить серию редких и необычных минералов, установить закономерности их формирования и сделать предположения о путях возникновения первых органических молекул.
«В частности, мы установили ряд минералов, характерных для метеоритов (таких как никельфосфид, шрейберзит, тенит, безводные фосфаты железа с натрием). Наконец, мы обратили внимание на примесь фосфора в самородном железе и сделали предположение, что не только фосфиды, но и железо могло быть источником пребиотического фосфора», ― заметил Олег Верещагин.
«Фосфор ― один из ключевых элементов, необходимых для возникновения и поддержания жизни. Одна из основных концепций предполагает, что источником растворимого реакционноспособного фосфора могут быть фосфиды, которые содержат его в отрицательной степени окисления и легко окисляются до химически активных соединений фосфора. Тем не менее фосфиды практически неизвестны на современной Земле, так как они образуются в резко восстановительных условиях. Самородное железо, доминирующий компонент в минеральной ассоциации фосфидов, также может быть источником фосфора, поскольку оно легко окисляется и может содержать достаточное количество фосфора», ― уточнил доцент СПбГУ Олег Верещагин.
Исследование учёных СПбГУ показывает, что породы с самородным железом могли формироваться в условиях ранней Земли при контакте базальтов в приповерхностных условиях с сильным восстановителем (углеводородами, метаном или водородом).
В дальнейшем учёные СПбГУ планируют изучить другие объекты с самородным железом, уделив особое внимание редким и необычным минералам. Так, в ближайших планах ― исследование знаменитых месторождений самородного железа из Сибири.
Работа была выполнена при поддержке гранта РНФ (№ 23-77-10025). Исследование проводилось на базе Научного парка СПбГУ (Ресурсный центр «Оптические и лазерные методы исследования вещества», РЦ «Центр микроскопии и микроанализа», РЦ «Геомодель» и РЦ «Наноконструирование фотоактивных материалов (Нанофотоника)»).