지구상 생명체 출현에서 운석철의 역할

2023년 5월 25일

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막스 플랑크 소사이어티

막스 플랑크 천문학 연구소와 뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학의 연구원들은 약 40억년 전 지구상 생명체의 최초 구성 요소 출현에 대한 새로운 시나리오를 제안했습니다.

실험을 통해 그들은 유성과 화산재에서 나온 철 입자가 이산화탄소가 풍부한 초기 대기를 탄화수소로 변환하는 촉매 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라 아세트알데히드와 포름알데히드도 변환하여 지방산, 핵염기의 구성 요소 역할을 할 수 있음을 보여주었습니다. , 설탕 및 아미노산. 그들의 기사 "운석 및 화산 입자를 이용한 촉매 작용에 의한 CO2로부터 프리바이오틱 유기물의 합성"은 Scientific Reports 저널에 게재되었습니다.

우리가 현재 알고 있는 한, 지구상의 생명체는 지구 자체가 형성된 지 불과 4억~7억 년 후에 나타났습니다. 그것은 상당히 빠른 발전이다. 비교를 위해, 이후에 최초의 고유한(진핵생물) 세포가 형성되는 데 약 20억년이 걸렸다는 점을 고려하십시오. 생명의 출현을 향한 첫 번째 단계는 유기체의 구성 요소 역할을 할 수 있는 유기 분자의 형성입니다. 생명 자체가 얼마나 빨리 발생했는지를 고려하면, 비교적 간단한 이 첫 번째 단계도 빠르게 완료되었을 가능성이 있습니다.

여기에 설명된 연구는 초기 지구에 만연한 조건 하에서 이러한 유기 화합물이 행성 규모로 형성되는 새로운 방법을 제시합니다. 주요 지원 역할은 촉매 역할을 하는 운석에서 생성된 철 입자입니다. 촉매는 특정 화학 반응을 가속화하지만 해당 반응에 소모되지 않는 물질입니다. 그런 점에서 그것들은 제조에 사용되는 도구와 유사합니다. 예를 들어 자동차를 생산하려면 도구가 필요하지만, 자동차 한 대를 만든 후에는 그 도구를 다음 자동차를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

연구의 주요 영감은 무엇보다도 산업 화학에서 나왔습니다. 특히 뮌헨 루트비히 막시밀리안스 대학교 교수이자 MPIA(Max Planck Institute for Astronomy)의 막스 플랑크 펠로우인 올리버 트랩(Oliver Trapp)은 일산화탄소와 수소를 탄화수소로 변환하는 소위 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 공정이 존재하는지 궁금해했습니다. 이산화탄소가 풍부한 대기를 가진 초기 지구에서는 금속 촉매와 유사한 것이 없었을 수도 있습니다.

"철, 니켈, 일부 코발트 및 소량의 이리듐으로 구성된 Campo-del-Cielo 철 운석의 화학적 조성을 살펴보면 이것이 완벽한 Fischer-Tropsch 촉매라는 것을 즉시 깨달았습니다. "라고 Trapp은 설명합니다. 논리적인 다음 단계는 Fischer-Tropsch의 우주 버전을 테스트하기 위한 실험을 설정하는 것이었습니다.

막스 플랑크 천문학 연구소의 직원인 드미트리 세메노프(Dmitry Semenov)는 "올리버가 생명체의 구성 요소를 합성하기 위해 철 운석 입자의 촉매 특성을 실험적으로 조사하겠다는 자신의 아이디어에 대해 말했을 때 처음에는 우리도 연구해야 한다고 생각했습니다. 화산재 입자의 촉매적 특성. 결국 초기 지구는 지질학적으로 활동적이었어야 했습니다. 대기와 지구의 첫 번째 육지에는 미세한 화산재 입자가 많이 있었어야 했습니다."

실험을 위해 Trapp과 Semenov는 Trapp의 박사 학위와 팀을 이루었습니다. 박사 과정의 일환으로 실험을 진행하게 될 학생 Sophia Peters입니다. 일하다. 운석과 광물에 대한 접근과 그러한 물질 분석에 대한 전문 지식을 얻기 위해 그들은 뮌헨 Mineralogische Staatssammlung의 운석 전문가인 광물학자인 Rupert Hochleitner에게 연락했습니다.