लगभग 3.8 अरब साल पहले पृथ्वी को हिला देने वाले शक्तिशाली भूकंपों ने ग्रह की पपड़ी को खोल दिया और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को खंडित चट्टान के भीतर गहराई तक फैलने दिया। ये प्रतिक्रियाएं, भूकंपीय गतिविधि, पानी और लगभग उबलने से प्रेरित होती हैं तापमानएक नए अध्ययन से पता चलता है कि हो सकता है कि इसने दुनिया के कुछ शुरुआती जीवन रूपों को ऑक्सीजन प्रदान की हो।
यह ऑक्सीजन यौगिक हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) में पैक होकर आती है, जिसमें दो हाइड्रोजन होते हैं परमाणुओं और दो ऑक्सीजन परमाणु एक साथ बंधे, अध्ययन के अनुसार, सोमवार (8 अगस्त) को पत्रिका में प्रकाशित किया गया प्रकृति संचार (नए टैब में खुलता है). शायद सबसे अच्छा एक एंटीसेप्टिक के रूप में जाना जाता है, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, निश्चित रूप से, जीवित जीवों के लिए विषाक्त हो सकता है, लेकिन यह अभी भी एक उपयोगी ऑक्सीजन स्रोत हो सकता है जो एक बार टूट गया हो एंजाइमों या उच्च गर्मी के तहत होने वाली प्रतिक्रियाओं से, जॉन टेलिंग, अध्ययन के वरिष्ठ लेखक और यूके में न्यूकैसल विश्वविद्यालय में भू-रसायन विज्ञान और भू-सूक्ष्मजीव विज्ञान में एक वरिष्ठ व्याख्याता ने लाइव साइंस को बताया।
अब, प्रयोगशाला प्रयोगों में, टेलिंग और उनके सहयोगियों ने एक ऐसा तरीका खोजा है जिससे हाइड्रोजन पेरोक्साइड की पर्याप्त मात्रा जल्दी बन सकती है धरती और इस प्रकार ग्रह के कुछ शुरुआती जीवों के लिए संभावित ऑक्सीजन स्रोत के रूप में कार्य किया। ये प्रतिक्रियाएं सबसे अधिक कुशलता से होती हैं तापमान शोधकर्ताओं ने पाया कि पानी के क्वथनांक के पास – 212 डिग्री फ़ारेनहाइट, या 100 डिग्री सेल्सियस – लेकिन फिर भी 176 F (80 C) से नीचे के तापमान पर थोड़ा H2O2 पैदा करता है।
विशेष रूप से, ये तापमान तापमान सीमा के साथ ओवरलैप होते हैं जो थर्मोफाइल और हाइपरथर्मोफाइल – जिसका अर्थ है गर्मी-प्रेमी जीवाणु और आर्किया – में पनपने के लिए जाने जाते हैं, बता रहे हैं। ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी पर सभी जीवन का सामान्य पूर्वज भी चिलचिलाती गर्म वातावरण में रहने के लिए विकसित हुआ है, और इसलिए सिद्धांत रूप में, यह रहस्यमय पैतृक जीव ग्रह की पपड़ी में गहरे हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उपस्थिति से प्रभावित हो सकता है।
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और महत्वपूर्ण रूप से, क्योंकि हाइड्रोजन पेरोक्साइड वसा को नुकसान पहुंचा सकता है, प्रोटीन तथा डीएनए का प्रकोष्ठोंकैलिफोर्निया में नासा एम्स रिसर्च सेंटर के एक वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक लिन रोथ्सचाइल्ड ने कहा, शुरुआती जीवों को अपने वातावरण में मौजूद होने पर यौगिक को “डिटॉक्सिफाई” करने के लिए रणनीतियों की आवश्यकता होगी, जो नए अध्ययन में शामिल नहीं थे। हाइड्रोजन पेरोक्साइड भी का एक प्राकृतिक उपोत्पाद है प्रकाश संश्लेषणइसलिए प्रकाश संश्लेषण की क्षमता विकसित करने के लिए, जीवों को पहले H2O2 से निपटने में सक्षम होने की आवश्यकता है।
“प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्रोत होने चाहिए” – हाइड्रोजन पेरोक्साइड सहित – “ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण के आगमन से पहले प्रारंभिक पृथ्वी पर,” रोथ्सचाइल्ड ने लाइव साइंस को बताया।
क्रस्ट के अंदर गहरा
पिछला (नए टैब में खुलता है) अध्ययन करते हैं (नए टैब में खुलता है)समेत रोथ्सचाइल्ड की प्रयोगशाला के नेतृत्व में काम (नए टैब में खुलता है)ने सुझाव दिया कि प्रारंभिक पृथ्वी की पपड़ी में मौजूद खनिजों को हाइड्रोजन पेरोक्साइड का एक संभावित स्रोत माना जा सकता है, और इस प्रकार, ऑक्सीजन का एक संभावित स्रोत हो सकता है।
इनमें से कुछ प्रयोगों में विशिष्ट परिस्थितियों में चट्टानों को कुचलना और फिर उन कुचल चट्टानों को पानी में उजागर करना शामिल था। घटनाओं की यह श्रृंखला, छोटे पैमाने पर, भौतिक तनाव चट्टानों की नकल करती है, जो प्रारंभिक पृथ्वी की पपड़ी के विवर्तनिक रूप से सक्रिय क्षेत्रों में टिकी हुई थी, जहां पपड़ी खुली हुई थी और पानी फिर अंदर रिस सकता था। जब पृथ्वी एक अरब वर्ष से कम पुरानी थी, तब तक ग्रह के पास अपने मेंटल पर फिसलने वाले क्रस्ट के बड़े स्लैब नहीं थे, जैसे कि विवर्तनिक प्लेटें आज दुनिया भर में कदम, बता ने कहा। हालांकि, उस समय, स्थानीय क्षेत्रों में क्रस्ट अभी भी उखड़ी और फटी हुई थी ज्वालामुखी क्रस्ट के बहुत छोटे टुकड़ों के बीच गतिविधि और बातचीत, उन्होंने कहा।
हालांकि पिछले प्रयोगों से पता चला है कि यह प्रारंभिक विवर्तनिक गतिविधि संभावित रूप से हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती है गैस (हाइड्रोजन पेरोक्साइड का एक घटक) और पूरी तरह से गठित हाइड्रोजन पेरोक्साइड, इन अध्ययनों ने केवल इन यौगिकों की थोड़ी मात्रा उत्पन्न की। अपने नए अध्ययन में, टेलिंग और उनके सहयोगियों ने इसी तरह के प्रयोग किए लेकिन कुचल चट्टानों को तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में और लंबे समय तक – एक सप्ताह तक उजागर किया। पिछले अध्ययनों के आधार पर, उन्हें संदेह था कि यह दृष्टिकोण उत्पादित हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मात्रा को बढ़ा सकता है।
अपने रॉक-क्रशिंग प्रयोगों में, टीम ने ग्रेनाइट, महाद्वीपीय क्रस्ट में पाई जाने वाली चट्टान, और बेसाल्ट और पेरिडोटाइट का उपयोग किया, जो प्रारंभिक पृथ्वी की समुद्री पपड़ी में प्रचुर मात्रा में होता। वे इन चट्टानों को ऑक्सीजन-मुक्त कंटेनरों में बारीक पाउडर के रूप में पीसते हैं, कुचली हुई चट्टान को सावधानी से एयरटाइट बोतलों में स्थानांतरित करते हैं, पानी डालते हैं और फिर गर्मी को क्रैंक करते हैं।
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जैसे-जैसे रॉक पाउडर लगभग उबलते तापमान तक पहुंचे, उनके घटक खनिजों के भीतर “दोष” कम स्थिर हो गए और पानी के साथ प्रतिक्रिया करने की अधिक संभावना थी। विशेष रूप से, इन दोषों में “पेरॉक्सी लिंकेज” या ऐसे स्थान शामिल हैं जहां दो ऑक्सीजन परमाणु खनिजों की क्रिस्टल संरचना के भीतर एक साथ बंधे होते हैं, जहां आमतौर पर ऑक्सीजन केवल तत्व सिलिकॉन से बंधता है। टेलिंग ने कहा कि इस तरह के दोषों को क्रिस्टल में पेश किया जा सकता है यदि पानी अनजाने में इसकी संरचना में जुड़ जाता है।
“जब इन पेरोक्सी लिंकेज वाले इन चट्टानों को तनाव में डाल दिया जाता है, तो ये दोष वास्तव में अव्यवस्थित हो सकते हैं,” उन्होंने समझाया। “वे क्रिस्टल संरचना के माध्यम से सतहों पर जा सकते हैं जहां वे पानी से बातचीत करना शुरू कर सकते हैं,” और यह बातचीत अंततः हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनाती है।
इन परिणामों से पता चलता है कि, कम से कम प्रारंभिक पृथ्वी के क्षेत्रों में भूकंप से हिल गए और उच्च तापमान पर पके हुए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड पर्यावरण की एक सामान्य विशेषता हो सकती है। उस ने कहा, प्रयोग सटीक दर या पैमाने पर कब्जा नहीं कर सकते हैं, जिस पर ये एच 2 ओ 2-उत्पादक प्रतिक्रियाएं प्रारंभिक पृथ्वी पर हुई थीं, बता रहे हैं।
“यह देखना दिलचस्प होगा कि यह घटना कितनी व्यापक है” और हाइड्रोजन पेरोक्साइड ने कैसे प्रभावित किया क्रमागत उन्नति वैश्विक स्तर पर, प्रारंभिक जीवों के बारे में, रोथ्सचाइल्ड ने कहा, जो अध्ययन करता है कि कैसे जीवन की उत्पत्ति और विकास प्रारंभिक पृथ्वी पर और संभावित रूप से आकाशगंगा में कहीं और हुआ होगा। उस ने कहा, H2O2 को ग्रह पर जीवन के विकास पर नियंत्रण रखने के लिए प्रारंभिक पृथ्वी पर सभी वातावरणों में उपस्थित होने की आवश्यकता नहीं होगी। यदि आप एक छोटे सूक्ष्म जीव हैं जो केवल माइक्रोन को मापते हैं, तो आप केवल अपने आस-पास के रसायनों से प्रभावित होते हैं, वैसे भी।
“ईमानदारी से, यह काफी अच्छा है यदि आपके पड़ोस में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां हैं,” रोथ्सचाइल्ड ने कहा। पर्यावरण H2O2 के इस शुरुआती संपर्क ने जीवों के लिए आवश्यक “प्रशिक्षण” प्रदान किया हो सकता है जो कि सायनोबैक्टीरिया, नीले-हरे रंग में विकसित हुए हैं। शैवाल उन्होंने कहा कि पृथ्वी के वायुमंडल को ऑक्सीजन से भरा पंप करने और इस तरह हमारे ग्रह के इतिहास के पाठ्यक्रम को आकार देने के लिए जिम्मेदार है।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।