Brinicles og livets oprindelse

En af de mere mærkværdige processer, der finder sted under den antarktiske havis om vinteren, er dannelsen af ​​brinicles. Disse er hule rør af is, der rager ned fra ispakken ned i havet nedenfor, som istapper.

Imidlertid dannes brinikler på en meget anderledes måde end istapper, men de er dårligt forståede, delvist på grund af vanskeligheden ved at observere dem. Faktisk blev de kun filmet under dannelse in situ for første gang BBC-dokumentar frozen planet, som blev sendt i 2011 .

I dag håber Julyan Cartwright ved University of Granada i Spanien og et par venner at ændre det ved at undersøge dannelsen, kemien og strukturen af ​​brinicles mere detaljeret. De siger, at strukturerne er en speciel form for kemisk system kendt som en kemisk have, der er afgørende afhængig af samspillet mellem højkoncentreret saltlage, vand tæt på dets frysepunkt og dannelsen af ​​is.

Men mere interessant siger de, at brinicles kan have spillet en vigtig rolle i livets oprindelse på Jorden, og at lignende strukturer andre steder i solsystemet kunne være lige så vigtige.

Konventionelle kemiske haver er rørformede strukturer, der dannes, når metalsaltkrystaller nedsænkes i visse opløsninger.

De forekommer i en række naturlige situationer, såsom i nogle geologiske formationer og omkring hydrotermiske åbninger.

Normalt vokser de rørformede strukturer opad. Men i brinicles vokser rørene nedad, så hvad giver?

Effekten opstår i isen under havoverfladen, fordi saltlage har et lavere frysepunkt end vand. Når fanget havvand fryser, udelukker det salt, hvilket øger saltindholdet i saltlagen i nærheden og sænker dets frysepunkt endnu mere.

Hvis isen revner, kan den indespærrede saltlage lække ned i havet og flyde nedad, fordi den er tættere end vand.

Hvad mere er, fordi det er så koldt, forvandler saltlagen alt havvand, den møder, til is. Det er sådan den rørformede struktur dannes og fortsætter med at vokse, så længe saltlagen flyder.

Denne proces rejser interessante spørgsmål for fysikere. For eksempel har den proces, hvorved is afviser salt for at øge saltholdigheden af ​​saltlage, interessante ligheder med osmoseprocessen omvendt.

Det er vigtigt, fordi omvendt osmose er nøgleprocessen på arbejde i de afsaltningsanlæg, der omdanner havvand til drikkevand.

Det er bare muligt, at en bedre forståelse af, hvordan brinicles udfører den samme proces for at producere ren is, kan føre til bedre måder at gøre dette på.

Men Cartwright og co's mest interessante observation er, at brinicles også skaber kemiske gradienter, elektriske potentialer og membraner - alle de betingelser, der er nødvendige for dannelsen af ​​liv.

Nøjagtig de samme forhold opstår ved hydrotermiske ventilationsåbninger, som har været i fokus for mange biologer, der ønsker at forstå bedre, hvordan liv kunne være dannet.

Pointen som Cartwright og co-make er, at brinicles kan være lige så interessante. Da brinicles spiller en vigtig rolle i dynamikken i brinetransport gennem havisen, kan de også spille en rolle i dette scenarie med en kold oprindelse af liv, ligesom hydrotermiske ventilationsåbninger gør i teorierne om varme omgivelser, siger de.

Hvad mere er, kan brinicles godt være allestedsnærværende på havbærende planeter og måner som Europa, hvor de kan spille lige så interessante roller.

Det er klart, et fascinerende område, hvor yderligere arbejde kunne være yderst frugtbart.

Ref: arxiv.org/abs/1304.1774 : Brinicles som et tilfælde af omvendte kemiske haver

skjule