Charles Darwin a proposé que la vie aurait pu émerger dans un « petit étang chaud » avec le bon cocktail de produits chimiques et d#39énergie. Une étude de l#39Université de Washington, publiée ce mois-ci dans Communications Earth Ecosystem, rapporte qu#39un « lac de soude » peu profond dans l#39ouest du Canada semble prometteur pour répondre à ces exigences. Ces résultats confirment que la vie aurait pu émerger des lacs des premiers temps de la Terre, il y a approximativement 4 milliards d#39années.
- Les lacs de soude peu profonds pourraient avoir résolu le «problème du phosphate» lié à l'émergence de la vie sur Terre il y a environ 4 milliards d'années.
- Ces lacs contiennent des niveaux élevés de sodium, carbonate et phosphate dissous, créant un environnement propice à la formation de molécules biologiques.
- Comparé à d'autres lacs, le lac Last Chance se distingue par sa teneur en dolomite qui empêche le calcium de se lier au phosphate, favorisant ainsi son accumulation dans l'eau.
Les scientifiques savent que dans de bonnes problems, les molécules complexes de la vie peuvent émerger spontanément. Comme l#39a récemment révélé le movie à succès « Classes in Chemistry », des molécules biologiques peuvent être amenées à se former à partir de molécules inorganiques. En fait, bien après la découverte réelle des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines, dans les années 1950, des travaux moreover récents ont permis de créer les éléments constitutifs de l’ARN. Mais cette prochaine étape nécessite des concentrations de phosphate extrêmement élevées.
Le phosphate constitue la « colonne vertébrale » de l’ARN et de l’ADN et constitue également un composant clé des membranes cellulaires. Les concentrations de phosphate nécessaires à la development de ces biomolécules en laboratoire sont des centaines à un million de fois supérieures aux niveaux normalement trouvés dans les rivières, les lacs ou l’océan. C#39est ce qu#39on appelle le « problème du phosphate » lié à l#39émergence de la vie – un problème que les lacs de soude pourraient avoir résolu.
« Je pense que ces lacs de soude apportent une réponse au problème du phosphate », a déclaré l#39auteur principal David Catling, professeur de sciences de la Terre et de l#39espace à l#39UW. « Notre réponse est pleine d#39espoir : cet environnement devrait se produire au début de la Terre, et probablement sur d#39autres planètes, auto c#39est simplement le résultat naturel de la façon dont les surfaces planétaires sont créées et du fonctionnement de la chimie de l#39eau. »
Les lacs de soude tirent leur nom de leurs niveaux élevés de sodium et de carbonate dissous, similaires au bicarbonate de soude dissous. Cela résulte des réactions entre l’eau et les roches volcaniques situées en dessous. Les lacs de soude peuvent également contenir des niveaux élevés de phosphate dissous.
Des recherches antérieures de l’UW menées en 2019 ont révélé que les conditions chimiques propices à l’émergence de la vie pourraient théoriquement se produire dans les lacs de soude. Les chercheurs ont combiné des modèles chimiques avec des expériences en laboratoire pour montrer que les processus naturels peuvent théoriquement concentrer le phosphate dans ces lacs à des niveaux jusqu#39à 1 million de fois supérieurs à ceux des eaux typiques.
Pour la nouvelle étude, l’équipe a décidé d’étudier un tel environnement sur Terre. Par coïncidence, le candidat le furthermore prometteur se trouvait à quelques minutes en voiture. À la fin d#39un mémoire de maîtrise datant des années 1990, se trouvait le niveau de phosphate naturel le moreover élevé connu dans la littérature scientifique, à Final Likelihood Lake, dans l#39intérieur de la Colombie-Britannique, au Canada, à approximativement sept heures de route de Seattle.
Le lac a environ 1 pied de profondeur et a une eau difficulties avec des niveaux fluctuants. Il se trouve sur un terrain fédéral au bout d’un chemin de terre poussiéreux sur le plateau de Cariboo, dans une région d’élevage de bétail en Colombie-Britannique. Le lac peu profond répond aux exigences d#39un lac soda : un lac au-dessus d#39une roche volcanique (dans ce cas, du basalte) combiné à une atmosphère sèche et venteuse qui évapore l#39eau entrante pour maintenir les niveaux d#39eau bas et concentre les composés dissous dans le lac.
L#39analyse publiée dans le nouvel write-up suggère que les lacs de soude sont de bons candidats à l#39émergence de la vie sur Terre. Ils pourraient également être candidats à la vie sur d’autres planètes.
« Nous avons étudié un environnement naturel qui devrait être commun à tout le système solaire. Les roches volcaniques sont répandues à la surface des planètes, donc cette même chimie de l#39eau aurait pu se produire non seulement au début de la Terre, mais aussi au début de Mars et du début de Vénus, si du liquide était présent. l#39eau était présente », a déclaré l#39auteur principal Sebastian Haas, chercheur postdoctoral à l#39UW en sciences de la Terre et de l#39espace.
L’équipe UW a visité le lac Previous Chance à trois reprises entre 2021 et 2022. Elle a collecté des observations au début de l’hiver, lorsque le lac était recouvert de glace au début de l#39été, lorsque les resources alimentées par la pluie et les ruisseaux alimentés par la fonte des neiges font monter l#39eau à son highest et à la fin de l#39été, lorsque le lac était presque complètement asséché.
Lors des trois visites, l#39équipe a collecté des échantillons d#39eau, de sédiments lacustres et de croûte de sel pour comprendre la chimie du lac.
Dans la plupart des lacs, le phosphate dissous se mix rapidement avec le calcium pour previous du phosphate de calcium, la matière insoluble qui constitue l#39émail de nos dents. Cela élimine le phosphate de l#39eau. Mais dans le lac Previous Possibility, le calcium se incorporate avec du carbonate et du magnésium en abondance pour previous de la dolomite, le même minéral qui forme des chaînes de montagnes pittoresques. Cette réaction avait été prédite par les travaux de modélisation précédents et confirmée lorsque la dolomite était abondante dans les sédiments du lac Very last Possibility. Lorsque le calcium se transforme en dolomite et ne reste pas dans l#39eau, le phosphate n#39a pas de partenaire de liaison et sa concentration augmente donc.
« Cette étude s#39ajoute aux preuves croissantes selon lesquelles les lacs de soude par évaporation sont des environnements répondant aux exigences de la chimie de l#39origine de la vie en accumulant des ingrédients clés à des concentrations élevées », a déclaré Catling.
L#39étude a également comparé le lac Last Prospect au lac Goodenough, un lac d#39approximativement 3 pieds de profondeur avec une eau in addition claire et une chimie différente à seulement deux minutes à pied, pour découvrir ce qui rend le lac Last Possibility distinctive. Les chercheurs se sont demandés pourquoi la vie, présente à un particular niveau dans tous les lacs modernes, n’utilisait pas le phosphate du lac Last Prospect.
Goodenough Lake possède des tapis de cyanobactéries qui extraient ou « fixent » l#39azote gazeux de l#39air. Les cyanobactéries, comme toutes les autres formes de vie, ont également besoin de phosphate – et leur populace croissante consomme une partie des réserves de phosphate de l’eau du lac. Mais le lac Very last Chance est si salé qu’il inhibe les êtres vivants qui effectuent le travail énergivore de fixation de l’azote atmosphérique. Le lac Past Prospect abrite quelques algues mais ne dispose pas d#39azote disponible pour accueillir davantage de vie, permettant ainsi au phosphate de s#39accumuler. Cela en fait également un meilleur analogue pour une Terre sans vie.
« Ces nouvelles découvertes aideront à informer les chercheurs sur l#39origine de la vie qui reproduisent ces réactions en laboratoire ou recherchent des environnements potentiellement habitables sur d#39autres planètes », a déclaré Catling.
La recherche a été financée par la Fondation Simons. L#39autre co-auteur est Kimberly Poppy Sinclair, étudiante diplômée de l#39UW en sciences de la Terre et de l#39espace. Les étudiants diplômés du programme d#39astrobiologie de l#39UW ont également aidé à la collecte d#39échantillons.
