anna neubeck Hydrotermala system och deras roll för livets uppkomst

Transkript

1 anna neubeck Institutuionen för geologiska vetenskaper Stockholms Universitet Hydrotermala system och deras roll för livets uppkomst Orienteringskurs Astrobiologi och molekyler i rymden

2 Innehåll Vad är ett hydrotermalsystem? Var finns hydrotermala system på jorden? Är alla hydrotermala system likadana? Varför är det sådant stort intresse för dessa system? Varför är de viktiga för livet idag? Varför är de viktiga för livets uppkomst? Finns det hydrotermal aktivitet på andra himlakroppar?

3 Vad är ett hydrotermalsystem? * Hydro - vatten * Thermo/Therm - värme * Cirkulation * Vatten-Mineral interaktion

4 Hur kan vatten cirkulera genom berg? välsorterade sediment osorterade sediment porösa sediment konsoliderade sediment sprickor i berg sprickor i berg

5

6 Hur bildas dessa sprickor? Var finns sprickorna? För att besvara dessa frågor så behöver vi kolla på jordens geologiska uppbyggnad.

7 Litosfär (skorpa + översta manteln) astenosfär mantel yttre kärna Fast C inre kärna Fast - plastisk C Plastisk C Flytande C Fast 6000 C

8 JOHAN SWANEPOEL/ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK 50 mm Hur tjock är jordskorpan? Kontinentskorpa: ca km Oceanskorpa: ca 5 10 km 0.3 mm 6378 km km

9

10

11

12

13 Vilka typer av hydrotermalsystem? LAND Heta källor Fumaroler (gas) Geysrar (uppbyggt ångtryck) HAV Svarta rökare ( C) Vita rökare ( C) Alkaliska öppningar (80-90 C)

14 <100C ph H 2 S kalcium karbonater VITA RÖKARE >100C ph 2-5 järn koppar zink sulfider SVARTA RÖKARE Plymer av mineralrika fluider flödar ut och förser haven med näringsämnen t ill havets alla livsformer ALKALISKA RÖKARE Kallt havsvatten (ca 4 C) sipprar in i oceanskorpan via sprickor. Vattnet värms upp av magman. Värme från mantelkonvektionen stiger upp genom mit t-oceaniska spridningscentra. Vatten-mineral-interakt ion frigör värme som driver alkaliska rökare.

15

16 aeroba habitat anaeroba habitat psykrofiler, mesofiler och metanotrofer skorstensväggen havsvatten 2 C termofila anaerober, metanogener fluider 350 C

17 Vilka typer av liv i hydrotermalsystemen? Kemosyntetiskt liv 1) Giant Tube Worms (Riftia pachyptila) 2) Jericho Worms (Tevnia Jerichonana). 3) Pompeii Worm (Alvinella pompejana), one of the most heat-tolerant multicellular animals. tolerate temperatures up to 176 degrees Fahrenheit. 4) Pacific Grenadier (Coryphaenoides acrolepis) a common deep-sea fish often found hunting and scavenging near vents. 5) Eelpout (Thermarces cerberus), the top predator of the vent ecosystem. 6) Vent Mussels (Bathymodiolus thermophilus) 7) Vesticomid Clams (Calyptogena magnifica) 8) Blue Mat, a field of tiny tubular dwellings called lorica secreted by folliculinid ciliates (Folliculinopsis sp.). 9) Vent Crabs (Bythograea thermydron) 10) Vent Octopus (Vulcanoctopus hydrothermalis) 11) Yeti Crab (Kiwa hirsuta). 12) Deep-Sea Stauromedusae (Lucernaria janetae). 13) Vent Dandelion (Thermopalia taraxaca), a colonial scavenger related to Portuguese Man-o-wars and other siphonophores.

18 Vilka typer av liv i hydrotermalsystemen?

19 Hydrotermalsystem och livets uppkomst psykrofiler, mesofiler och metanotrofer aeroba habitat anaeroba habitat skorstensväggen * Alla näringsämnen * Alla gradienter * Alla temperaturer * Alla mikromiljöer havsvatten 2 C termofila anaerober, metanogen er fluid er35 0 C * Alla ph-värden * Livsformerna idag

20 Hydrotermalsystem och livets uppkomst Streckersyntesen En reaktion där aminosyror bildas utan inblandning av liv. Adolph Strecker ( ) Aldehyd cyanid aminonitril proton ammoniak aminosyra Höga temperaturer Höga tryck Höga halter av H 2

21 Hydrotermalsystem och livets uppkomst Fischer-Tropsch-syntesen Franz Joseph Emil Fischer Hans Tropsch ( ) (

22 Hydrotermalsystem och livets uppkomst CO 2(aq) + H 2 S (aq) + 3H 2(aq) = CH 3 SH (aq) + 2H 2 O: Börjar livet i djuphaven från METANTHIOL? Metanthiol är en grundsubstans för liv Lösa många problem med hur livet på Jorden började

23 Hydrotermalsystem och livets uppkomst Tidiga jorden: * CO 2 * N 2 * H 2 O * CH4 * CO? * SO 2? * Utflöde från manteln * Ni * Mg * Fe * ph ~5-6 * Anoxiskt * Skydd

24 Hydrotermalsystem och livets uppkomst

25 Hydrotermalsystem och livets uppkomst

26 Ganymede - Jupiter

27 Ganymede - Jupiter 37 C 57 C

28 Titan - Saturnus

29 Titan - Saturnus 37 C -3,2 C

30 Enceladus- Saturnus

31 Enceladus- Saturnus

32 Metanogener + sten = funkar fint (än så länge) 600,00 500,00 400,00 CH4 % 300,00 200,00 mab+ni+olivin mab-ni+olivin mab+ni-olivin mab-ni+olivin 100,00 0,00 11-Nov 13 mars 22 juni 02-Sep

33 Tack för mig. Frågor?

34

35

36