A vulkánoknak köszönhető az élet?

Évmilliókkal ezelőtt a mai Törökország és Peru területén történt óriási vulkánkitörések során több millió tonna nitrát is bekerült a felszínt beborító üledékanyagba. Ez a tápanyag vulkáni kitöréseket kísérő villámlásokból származhatott – hangzott el az Európai Geotudományi Unió bécsi ülésén. Mindez újabb alátámasztást adhat annak az elméletnek, hogy a Föld történetének korai szakaszában a vulkáni működés biztosíthatta az élet kialakulását lehetővé tévő anyagok egy részét.

NOVTVCN6002021H Fotó: AFP/MARTIN RIETZE

A nitrogén a fehérjék és a DNS nélkülözhetetlen összetevője. Ez a gáz jelenleg a légkör körülbelül 78 százalékát teszi ki. A levegőben lévő nitrogénmolekulák azonban két, szorosan kapcsolódó nitrogénatomból állnak. Csak akkor reagálnak más elemekkel, ha ezeket az atomokat elválasztják egymástól. Egyes mikrobák szétszedhetik a nitrogénmolekulákat és hasznosítható nitrogént biztosítanak a növényeknek és a gombáknak. A vegyészek is megteszik ezt, amikor műtrágyát hoznak létre. De az élet kialakulása előtt valamilyen nem bioló­giai folyamat hasította ketté a nitrogénmolekulákat.

– A villám a nyilvánvaló jelölt – mondta a Sciencenews.org-nak tudományos előadásának rövid összefoglalásaként Erwan Martin, a párizsi Sorbonne Egyetem vulkanológusa. – Ezek a rendkívüli energiájú elektromos kisülések széttéphetik a nitrogénmolekulákat, amelyek az oxigénnel egyesülve nitrogén-oxidokat és nitrátokat hozhatnak létre.

A villámok napjainkban is minden nap szétválasztják a nitrogénmolekulákat, de kis sebességgel és nagy területeken szétszórva. A vulkáni kitörésfelhőkben, amelyekben a piciny vulkáni hamuszemcsék ütköznek és töltődnek fel, elképesztő intenzitású, lokális villámlást generálnak. Az indonéziai ­Hunga Tonga-Hunga Ha’apai vulkán 2022-es kitörésének egyetlen napján például mintegy négyszázezer villámlás történt.

Azonban még a nagyszámú villám is viszonylag kis mennyiségű nitrátot hoz létre. A ritka, hatalmas kitörések viszont, amelyek csak átlagosan százezer évente fordulnak elő, sokkal többet produkálhatnak. Az az elképzelés, hogy az ilyen események sok nitrátot termelhetnek és lerakhatnak, nem új keletű Erwan Martin szerint, de eddig senki sem vizsgálta meg a kitörésekből származó vulkáni üledékek nitrogéntartalmát.

Csoportja mintát vett Törökországban és Peruban olyan helyeken, ahol az elmúlt húszmillió évben összesen tíz hatalmas vulkánkitörés történt. Az ottani, viszonylag száraz éghajlat biztosítja, hogy az évmilliók ezelőtt keletkezett, vízben oldódó nitrát ne tudjon kimosódni.

A kutatók által talált nitrátról kiderül, hogy különböző tömegű oxigénatomokat tartalmaz, hasonló arányban, mint a levegőben lévő ózonmolekulákat alkotó három oxigénatomé. Ez azt mutatja, hogy a nitrátok a légkörben keletkeztek, nem pedig valamilyen földi folyamat eredményeként. Mintavételeik alapján a kutatók úgy becsülik, hogy minden egyes kitörés átlagosan körülbelül hatvanmillió tonna nitrátot rakott le.

Az élet nagyjából 3,7 milliárd évvel ezelőtt kezdődhetett, jóval az előbb említett kitörések előtt. A Föld korai időszaka tele volt ilyen hatalmas vulkáni kitörésekkel. Egyes kutatók úgy vélik, hogy különösen a vulkáni szigetek feletti villámcsapások játszottak szerepet az élet kialakulásában. A vulkanológus szerint a fiatal Földön a tanulmányban becsülthöz hasonló mennyiségű nitrát keletkezhetett az ilyen szigeteken.

– A tanulmány koncepciója érdekes – mondta a portálnak Jeffrey Bada, a kaliforniai La Jolla-i Scripps Oceanográfiai Intézet kutatója. De szerinte a kutatóknak foglalkozniuk kellett volna a légkör eltérő összetételével, amikor az élet először megjelent. Napjainkban is a vulkáni szigeteken a villámlás rengeteg nitrogén-oxidot termel, de a korai Földön, amikor a légkörben kevés volt az oxigén, az elektromos kisülés terméke valószínűleg ammónia lehetett. A nitráthoz hasonlóan az ammónia is hasznosítható biológiailag.

– A tudományos eredmény rendkívül érdekes, mondhatni, meglepő is, és még biztos sok vitát fog kiváltani. Azonban a szakmai viták azok, amelyek a tudományt előreviszik, és ehhez szükségesek az ilyen, konkrét mérési eredményeket is tartalmazó felvetések. Az élethez szükséges anyagok kialakulása máig foglalkoztatja a szakembereket; sok érv és rendelkezésre álló adat szól amellett, hogy ebben a vulkanizmusnak fontos szerepe volt – értékelte a bejelentést Harangi Szabolcs egyetemi tanár, az MTA levelező tagja, az ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet vezetője.

Borítókép: Minden egyes egykori kitörés átlagosan körülbelül hatvanmillió tonna nitrátot rakott le. (Fotó: AFP/Martin Rietze)