Биологические теории

Хотя, открытие гидротермальных расщелин является недавним событием в науке, оно породило и поддержало новые биологические и биоатмосферные теории.

TheDeepHotBiosphere

В начале 1992 г. работа «TheDeepHotBiosphere» Томаса Голда основывалась на теории океанических расщелин, богатых живым биологическим материалом, который находит путь к поверхности. Эту идею он развил в книге с таким же названием.

В статье, посвященной производству абиогенных углеводородов в журнале «Science», использовались данные экспериментов в гидротермальном поле «Лост Сити», в котором сообщалось о том, как возникает абиотический синтез углеводородов с низкой молекулярной массой из двуокиси углерода из мантии в присутствии ультраосновных пород, воды и тепла.

Гидротермальное происхождение жизни

Химическая и термическая динамика гидротермальных расщелинах делает такие среды весьма подходящими для термохимических процессов химической эволюции.

Гюнтер Вэхтерсхойзер предложил гипотезу мира сульфидов железа и предположил, что жизнь могла зародиться в гидротермальных источниках. Он предположил ранняя форма метаболизма предшествовала генетике. Под метаболизмом он имел в виду цикл химических реакций, выделяющих энергию в форме, используемую другими процессами.

Возможно, синтез аминокислот мог произойти глубоко в земной коре, где они были впоследствии вмешаны с гидротермальными жидкостями в более прохладные воды, где потом низкая температура и присутствие глинистых минералов способствовали бы образованию пептидов и протоклеток. Это была правдоподобная гипотеза из-за обилия метана и аммиака в гидротермальных зонах — условия, которое не было обеспечено примитивной атмосферой Земли. Однако, основным ограничением этой гипотезы стала отсутствие стабильности органических молекул при высоких температурах. Возникло предположение, что жизнь должна была возникнуть за пределами зоны высокой температуры. Обнаружено множество экстремофилов и других организмов, живущих непосредственно около глубоководных хребтов, что подтверждает гипотезу.

Эмпирические исследования и компьютерное моделирование показывают, что поверхности минеральных частиц внутри гидротермальных расщелин имеют похожее на ферментные каталитические свойства и способны синтезировать простые органические молекулы, например, метанол и муравьиную кислоту из растворённого углекислого газа в воде. Считается, что щелочные гидротермальные расщелины могут быть более подходящими для возникающей жизни, чем чёрные курильщики.

Открытие и разведка

В 1949 г. при глубоководном обследовании были обнаружены аномально горячие рассолы в центральной части Красного моря. Позднее, работа 1960 г. подтвердила наличие горячих соляных рассолов и связанных с ними металлических руд. Горячие растворы исходили из активного подпольного рифта. Высокосолёный характер вод не подходил для живых организмов. Рассолы и связанные с ними зоны грунта в настоящее время исследуются на наличие полезных и неблагородных металлов.

В июне 1976 г. учёные из Института океанографии Скриппса получили первые доказательства существования подводных гидротермальных источников вдоль Галапагосского рифта, отрога Восточно-Тихоокеанского поднятия, во время экспедиции «Плеяда Ⅱ», используя систему формирования изображений морского дна «Deep-Tow». Годом позже были опубликованы первые научные работы, посвященные гидротермальным расщелинам. Научный сотрудник Питер Лонсдейл опубликовал фотографии, сделанные с глубоководных камер, а аспирант Кэтлин Крэйн опубликовала карты и данные о температуре. Транспондёры были развёрнуты на том участке, который впоследствии был назван «Clam-bake», чтобы вернуться на следующий год на субмарине Алвин.