Oksijen taşıyan sülfat mineralleri Dünya atmosferinden gelen sinyalleri yakalayıp koruduğu için bilim insanları bunların nasıl oluştuğunu yakından inceliyor. Sülfatlar milyarlarca yıl boyunca stabildir, dolayısıyla oksijen izotopları, erken Dünya’da ve muhtemelen gezegen komşusu Mars’ta evrimleşirken atmosferik koşulları yansıtan bir zaman kapsülü olarak görülüyor.
Utah Üniversitesi’nden bir jeokimyacı tarafından yürütülen yeni bir çalışma, genellikle “aptalın altını” olarak bilinen piritin, mikroplarla dolu ortamlarda ve mikropsuz ortamlarda oksitlendiğinde sülfatın nasıl oluştuğunu inceliyor. Araştırmacılar, binlerce yıldır demir ve bakırın çıkarıldığı bir bölgeden geçen kirli bir nehir olan İspanya’nın Rio Tinto’suna odaklandılar.
“Piritin O ile uzun süreli doğrudan biyoliçlenmesinin üçlü oksijen izotopik kanıtı” başlıklı makale2,” görünür Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları.
Endülüs’ün tepelerinde kalanlar çevresel bir felaket olabilir, ancak bilim insanları artık bunu Mars yüzeyinin bir zamanlar neye benzediğinin bir benzeri olarak görüyor.
Bu asidik maden drenajı, hem kükürdü hem de demiri oksitlediği bilinen sülfatlar ve bakteriler açısından zengindir. Araştırma ekibi “üçlü oksijen izotoplarını” (oranları) ölçtü. 17O/16O ve 18O/16O) sülfatta oksijenin ne kadarının suya kıyasla doğrudan havadan geldiğini bulmak için.
“O ile O arasındaki bu doğrudan reaksiyonu sürdürebildiğimizi ilk kez laboratuvarda değil, dışarıda gördük.2 Jeoloji ve Jeofizik Bölümü’nde araştırma profesörü olan baş yazar Issaku Kohl, “Eğer çevre koşulları tam olarak uygunsa pirit kükürt ve pirit sülfür” dedi.
“Çünkü bu nişi tanımlayabildik, artık Dünya’da veya dünya dışı bir ortamda benzer bir ortamı veya benzer bir ortamın kalıntılarını kaya kayıtlarında bulmanızı sağlayacak jeokimyasal işaretleyicilere veya kriterlere sahibiz.”
Çalışma, asitithiobacillus ferrooxidans adı verilen ve fotosentezin evriminden önce potansiyel olarak enerji üreten, en eski mikrop türlerinden biri olduğuna inanılan bir bakteri üzerinde yoğunlaşıyordu.
Araştırma ekibi, mikrop bakımından zengin, asidik ortamlarda, A. ferrooxidans’ın pirit oksidasyonunu, atmosferik oksijenin (O) %80’ini aşan ve %90’a kadar olan oldukça yüksek bir miktarını koruyacak şekilde yönlendirdiğini keşfetti.2) sülfatta.
Sülfatın O içermesi nedeniyle bu sinyalin hızla azaldığı laboratuvar deneylerinden farklı olarak2 Rio Tinto’nun mikrobiyal aktif ekosistemi sudan bu güçlü atmosferik etkiyi koruyor.
Buna göre, sülfat yatakları yalnızca atmosferik ve çevresel koşulları korumakla kalmıyor, aynı zamanda mikrobiyal bir “biyo-imza” da taşıyor olabilir. Bu tür imzalar, bilim adamlarının Mars’taki veya antik Dünya kayalarındaki sülfat minerallerini hem atmosferik koşulların hem de mikrobiyal aktivitenin potansiyel bir kaydı olarak yorumlamalarına yardımcı olabilir.
Mars çökeltileri, bol miktarda sülfat minerali içeren evaporitlere ev sahipliği yapıyordu, ancak bilim adamları bu sülfatların nasıl oluştuğunu henüz bilmiyorlar.
“Mevcut tercih edilen hipotez, bunun volkanik kükürt dioksitin (SO) atmosferik oksidasyonu yoluyla olduğu yönündedir.2). Ancak bunun gibi ortamlar, bunun atmosferde nispeten yüksek sıcaklıkta aerosol haline gelip oksitlenmediğini ve dolayısıyla yaşamın söz konusu olma ihtimalinin düşük olup olmadığını gösteren jeokimyasal işaretlere sahiptir.” dedi Kohl.
Ancak bu, Kohl’un deneyleri ve Rio Tinto’nun sülfat üretme şekli gibi, yerel ortamlarda su-kaya arayüzünde oksitlenen hiperasidik sıvıların olabileceği olasılığını ortadan kaldırmıyor.
Çalışma, örneklerin Dünya’ya getirilmesi durumunda, Mars çökeltilerinden alınan oksijen izotop verilerini yaşam belirtileri açısından analiz etmeye yönelik bir yaklaşımın ana hatlarını çiziyor. NASA’nın Merak ve Azim gezicileri, bir gün Dünya’nın kırmızı komşusuna gelecekteki görevlerde geri getirme umuduyla sırasıyla 2021 ve 2012’den beri örnekler topluyor.
Ancak Kohl, bilimin, Mars’tan alınan kaya örneklerinin geçmişteki mikrobiyal yaşama ilişkin kesin kanıtlar taşıyıp taşımadığını belirlemekten hâlâ iki adım uzakta olduğunu vurguladı. İlk olarak, numunelerin çok düşük pH’lı (asidik) bir ortamın göstergesi olması gerekir, O2-oksidasyonun baskın olduğu, belirli bir demir iyonu açısından zengin ortam(2+).
Kohl, “Rock kayıtlarını modern çağda gerçek zamanlı olarak uğraştığımız ortamlarla ilişkilendirmeye çalışırken varsayımlarımızdan asla uzaklaşamayız” dedi. “Atmosferik O miktarını bildiğimizi varsayarsak2 sülfatta O’nun izotopik bileşimini geriye doğru hesaplayabiliriz.2 bu sülfatların yapımında rol oynadı.”
Gezegenler arası yolculukların Mars kayalarını bize ulaştırmasını beklerken, bu bulgular milyarlarca yıl önce, mikrobiyal yaşamın gelişmeye başladığı ve oksijenin atmosferde ilk kez ortaya çıktığı Dünya’daki çevre koşullarına ilişkin yeni araştırma yolları açabilir.
