Forskere ved Yale og i Singapore har udtænkt, hvad der kan være den ultimative syretest – en omfattende model til at estimere oprindelsen af Jordens beboelighed, der delvis er baseret på havsyre.
Den nye teoretiske model gælder tidligere offentliggjort, Yale-ledet forskning til en lang række sammenkoblede geologiske og atmosfæriske processer. Det kan give det klareste billede endnu af, hvordan Jorden udviklede sig til et punkt, hvor livet var i stand til at blomstre.
“Dette er en teoretisk bestræbelse på turné-de-force, der bro over et langvarigt mellemrum mellem overfladeprocesser og processer dybt i jorden,” sagde Jun Korenaga, professor i jord og planetariske videnskaber i Yales fakultet for kunst og videnskaber og medforfatter af en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature Geoscience. “Dette arbejde præsenterer langt den mest omfattende hel-jord-systemmodel for at estimere, hvordan Ocean PH sandsynligvis udviklede sig under Jordens historie.”
Udtrykket pH (“potentialet for brint”) er et mål for koncentrationen af brintioner i et vandigt – opløsning – opløsning. Et lavere pH -niveau er lig med højere surhedsgrad. En opløsning med en pH lavere end 7 betragtes som sur; Moderne havvand har en pH på ca. 8.
Men det antages bredt, at Jordens gamle hav var meget mere surt, hvilket gjorde det sværere at opretholde livet. Mange forskere har fundet, at syntesen af organiske molekyler er ekstremt vanskelig i miljøer med et pH -niveau lavere end 7.
“For at forstå livets oprindelse bliver det vigtigt at forstå, hvornår og hvordan Jorden begyndte at være vært for et hav med en mere neutral pH,” sagde Meng Guo, en tidligere Yale -kandidatstuderende i Korenagas laboratorium, der nu er præsidentpostdoktor ved Nanyang Technologicalologicals University i Singapore og første forfatter af den nye undersøgelse.
“Men modellering af den langsigtede udvikling af havets pH er et berygtet vanskeligt problem, da det involverer næsten alle komponenterne i jordsystemet: atmosfæren, havet, skorpen og mantlen,” sagde Guo.
For eksempel afhænger Ocean PH i vid udstrækning af atmosfærisk kuldioxid (CO2), som igen er påvirket af en række andre faktorer. Koncentrationen af CO2 Falter for eksempel som et resultat af dens kemiske reaktion med kontinenter, dybhavshavskorpe-og dens eventuelle spring i Jordens indre via subduktion. Men niveauer af atmosfærisk co2 øg når der er vulkansk aktivitet.
Til deres undersøgelse kalibrerede og indstillede Korenaga og Guo omhyggeligt og indstillede parametre for, hvordan hver af disse komponenter fungerede – og fik dem derefter til at interagere. Forskerne blev styret af en række tidlige jordundersøgelser, der tidligere blev offentliggjort fra Korenagas gruppe.
“Jeg tror, at hovedårsagen til, at vi er i stand til at udføre denne modellering nu, er, at vores forståelse af tidlig jordtektonik er blevet forbedret drastisk i de sidste par år,” sagde Korenaga. “Dette arbejde koncentrerede sig om udviklingen af kontinentale skorpe og fysikken i magma oceaner.”
Ved hjælp af deres nye model vurderede Korenaga og Guo, at det ville have taget Jorden 500 millioner år at neutralisere havsyre nok til at støtte livet. Lommer med vand med mere neutrale pH -niveauer kan have eksisteret tidligere, men ikke i stor nok skala til livet til at gribe fat.
Forskerne sagde, at deres fund kan kaste lys ikke kun på tidlige jordprocesser, men også på den rolle, disse processer spiller i det moderne klima.