آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین است. آیا در سیارات دیگر نیز اینگونه خواهد بود؟

آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین است. آیا در سیارات دیگر نیز اینگونه خواهد بود؟
آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین است. آیا در سیارات دیگر نیز اینگونه خواهد بود؟

زنجیره ای از عوامل باید به درستی در کنار یکدیگر قرار گیرند تا یک سیاره بتواند از حیات پشتیبانی کند. در مورد ما آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین به شمار می آید و زندگی زمینی مدیون وجود آهن است. اما آیا در سیارات دیگر جهان هستی نیز اینگونه خواهد بود؟

برخی از شرایطی که به حیات در هر سیاره اجازه شکوفایی می دهد، از شکل گیری اولیه آن سیاره نشات می گیرد. در مورد زمین، شرایط به این معنی است که پوسته سیاره ما حاوی حدود 5 درصد وزنی آهن است. یک مقاله جدید به چگونگی کاهش آهن زمین در طول زمان و شکل‌گیری حیات پیچیده بر روی زمین می‌پردازد.

آیا آهن برای توسعه زندگی پیچیده در جهان های دیگر ضروری است؟ آهن در زمین جوان نقش اساسی داشت. بدون آهن کافی، سطح سیاره آب را در خود نگه نمی دارد و بدون آب، زندگی نمی تواند وجود داشته باشد. (بسیار خوب، ممکن است احتمال کمی برای زندگی بدون آب وجود داشته باشد.) البته وجود آهن بیش از حد نیز ممکن است مشکل ساز و برای توسعه زندگی پیچیده می تواند مضر باشد.

ما می دانیم که زندگی نیاز به آب دارد و سلول ها بدون آن نمی توانند به کار خود ادامه دهند. اما آهن نیز بسیار ضروری است. برای مثال، سلول‌ها برای تکثیر DNA به آهن نیاز دارند و هموگلوبین موجود در خون که اکسیژن را در سراسر بدن منتقل می‌کند، برای انجام کار خود به آهن متکی است.

برای درک بهتر باید ساعت را به روزهای اولیه زمین برگردانیم. مقدار اولیه آهن در سنگ‌های زمین با شرایط برافزایش سیاره‌ای که در طی آن هسته فلزی زمین از گوشته سنگی آن جدا شده، تعیین می‌شود. آهن بسیار کم در بخش صخره ای سیاره، مانند سیاره عطارد، وجود حیات را سخت می کند.

وجود آهن زیاد از حد، مانند مریخ، نیز برای تکامل حیات پیچیده مشکل آفرین باشد. مکانیسم حفظ آهن و آب سطحی یک مکانیسم پیچیده است. همانطور که ماگماهای حاوی آهن تکامل یافته در سطح سیاره سرد می شوند، قادرند مواد معدنی هیدراته را تشکیل دهند. این فرآیند آب را به مواد معدنی متصل و آب های سطحی را حذف می کند. این پدیده ممکن است در مریخ اتفاق افتاده باشد، جایی که میزان آهن بالاتر آن نسبت به زمین، آب را از هر بیوسفر بالقوه حذف کرده است.

آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین است. آیا در سیارات دیگر نیز اینگونه خواهد بود؟
آب سطحی مریخ ممکن است دوام زیادی نداشته باشد زیرا گوشته آن حاوی آهن بیش از حد است.

همه چیز در زمین متفاوت بود. در درجه اول به دلیل وجود آهن کمتر نسبت به مریخ، زمین آب های سطحی را حفظ کرد زیرا آهن بیش از حد که باعث اتصال آب به مواد معدنی شود، وجود نداشت. در این زمان، زمین یک دنیای جوان با آب‌های سطحی زیاد و شامل حیات ساده بود. جو دارای مقدار کم اکسیژن و دریاها مملو از حیات بی هوازی بودند.

بین 2.4 تا 2 میلیارد سال پیش میزان اکسیژن در جو و اقیانوس به طرز چشمگیری افزایش یافت. احتمالاً سیانوباکتری ها این کار را انجام دادند و تمام آن اکسیژن همه چیز را برای زمین تغییر داد و باعث انقراض حیات بی هوازی شد.

آهن یکی از عوامل اصلی حیات در زمین است. آیا در سیارات دیگر نیز اینگونه خواهد بود؟
دانشمندان MIT می گویند که رویداد بزرگ اکسیژن رسانی (GOE)، دوره ای که دانشمندان معتقدند سرآغاز حضور دائمی اکسیژن در جو است، از 2.33 میلیارد سال پیش آغاز شد.

گرچه ما از اکسیژن برای تنفس و تولید انرژی استفاده می کنیم اما این عنصر برای اکثر اشکال حیات بسیار سمی بود. در نتیجه، رویداد بزرگ اکسیژن رسانی به عنوان فاجعه اکسیژن نیز نامیده می شود. اینجاست که آهن به داستان باز می گردد. اکسیژن به طور غیرمستقیم کشنده بود از این رو ابتدا با آهن ترکیب شد تا زنگ بزند، که سپس از آب دریا خارج شد، به این معنی که آهن دیگر برای زندگی در دسترس نبود و تقریباً تمام زندگی به آهن نیاز دارد.

از دست دادن آهن عواقب عظیمی برای زندگی داشت. آنچه زمانی فراوان بود اکنون کمیاب شده بود. ارگانیسم ها با این شرایط سازگار شدند. برای این سازگاری Siderophores یک مزیت بود. سیدروفور مولکول کوچکی است که بسیاری از باکتری ها تولید می کنند. این به ارگانیسم اجازه می دهد تا آهن را از آهن اکسید شده در محیط خود جذب کند. بنابراین سیدروفورها در محیط جدید غنی از اکسیژن که در آن مقدار زیادی از آهن اکسید شده بود، دارای مزیت بودند.

اما سیدروفورها می توانند آهن موجودات دیگر را بدزدند. این یک پویایی بین پاتوژن ها و میزبان آنها ایجاد می کند. همانطور که این مسابقه تسلیحاتی بین موجوداتی که بر سر آهن می جنگند بالا گرفت، آنها به طور مداوم راه های جدیدی برای حمله و دفاع از آهن خود ایجاد کردند. این جنگ باعث تکامل زندگی پیچیده تر بر روی زمین شد.

امروزه نیز فراوانی و کمبود آهن به عنوان فشار تکاملی ادامه دارد. نویسندگان می نویسند: با نگاهی به آینده، کمبود آهن در مقیاس سیاره ای که به طور بالقوه به سرعت توسط تغییرات آب و هوایی ایجاد می شود، انتظار می رود که فشارهای انتخابی را بر میزبان ها و پاتوژن ها در سراسر بیوسفر ایجاد کند و به طور اجتناب ناپذیری بر سلامت انسان تأثیر بگذارد. آیا حیات زمینی مجبور به تکامل و ایجاد سازگاری های جدید برای یک بیوسفر با آهن پایین تر خواهد شد؟

مطالب مرتبط
منبع

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *