anna neubeck Institutuionen för geologiska vetenskaper ... · Vilka typer av liv i...

Hydrotermala system och deras roll för livets uppkomst

Institutuionen för geologiska vetenskaper

Stockholms Universitetanna neubeck

Orienteringskurs

Astrobiologi och

molekyler i rymden

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?

Innehåll

* Hydro - vatten

* Thermo/Therm - värme

* Cirkulation

* Vatten-Mineral interaktion

Vad är ett hydrotermalsystem?

Hur kan vatten cirkulera genom berg?

välsorterade sediment osorterade sediment porösa sediment

konsoliderade sediment sprickor i berg sprickor i berg

Hur bildas dessa sprickor?

Var finns sprickorna?

För att besvara dessa frågor så behöver

vi kolla på jordens geologiska

uppbyggnad.

Fast

0- 400 °C

Fast - plastisk

400 – 500 °C

Plastisk

500 – 4000 °C

Flytande

4000 – 6000 °C

Fast

6000 °C

inre

kärna

yttre

kärna

mantel

astenosfär

Litosfär (skorpa + översta manteln)

0.3 mm

50 mm

6378 km

𝟒𝟎

𝟔𝟑𝟕𝟖≈ 𝟎. 𝟎𝟎𝟔 40 km

Kontinentskorpa: ca 30 – 50 km

Oceanskorpa: ca 5 – 10 km

JOH

AN

SW

AN

EPO

EL/I

STO

CK

PH

OTO

/TH

INK

STO

CK

Hur tjock är jordskorpan?

LAND

Heta källor

Fumaroler (gas)

Geysrar

(uppbyggt ångtryck)

HAV

Svarta rökare (350 - 400 °C)

Vita rökare (260-300°C)

Alkaliska öppningar

(80 - 90 °C)

Vilka typer av hydrotermalsystem?

Plymer av mineralrika fluider

flödar ut och förser haven

med näringsämnen t ill

havets alla livsformer

Kallt havsvat ten (ca 4°C)

sipprar in i oceanskorpan

via sprickor.

VIT

A R

ÖK

AR

E

SV

AR

TA

RÖ

KA

RE

ALK

ALIS

KA

RÖ

KA

RE

Vattnet värms upp av magman.

Värme från mantelkonvekt ionen

stiger upp genom mit t-oceaniska

spridningscentra.

Vatten-mineral-interakt ion

frigör värme som driver

alkaliska rökare.

>100C

pH 2-5

järn

koppar

zink

sulfider

<100C

pH 10-11

H2S

kalcium

karbonater

psykrofiler, mesofiler

och metanotrofer

havsvatten

2°C

termofila

anaerober,

metanogener

skorstensväggen

anaeroba habitataeroba habitat

fluider

350°C

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.

Vilka typer av liv i hydrotermalsystemen?

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

* Alla näringsämnen

* Alla gradienter

* Alla temperaturer

* Alla mikromiljöer

* Alla pH-värden

* Livsformerna idag

psykrofiler,

mesofiler och

metanotrofer

havsvatten

2°C

termofila

anaerober,

metanogen

er

skorstensväggen

anaeroba habitataeroba habitat

fluid

er35

0°C

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

Streckersyntesen

En reaktion där aminosyror bildas utan inblandning av liv.

Höga temperaturerHöga tryckHöga halter av H2

Adolph

Strecker

(1822 –

1871)

Aldehyd cyanid

ammoniak

aminonitril proton

aminosyra

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

Fischer-Tropsch-syntesen Franz Joseph

Emil Fischer

(1877 -1947) (1889 – 19359

Hans Tropsch

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

Börjar livet i djuphavenfrån METANTHIOL?

Metanthiol är en grund-substans för liv

Lösa många problem med hur livet på Jorden började

CO2(aq) + H2S(aq) + 3H2(aq) = CH3SH(aq) + 2H2O:

Hydrotermalsystem och livets uppkomstTidiga jorden:

* CO2

* N2

* H2O

* CH4

* CO?

* SO2?

* Utflöde från manteln

* Ni

* Mg

* Fe

* pH ~5-6

* Anoxiskt

* Skydd

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

Hydrotermalsystem och livets uppkomst

Ganymede - Jupiter

Ganymede - Jupiter

37°C 57°C

Titan - Saturnus

Titan - Saturnus

-3,2°C37°C

Enceladus- Saturnus

Enceladus- Saturnus

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

11-Nov 13 mars 22 juni 02-Sep

mab+ni+olivin

mab-ni+olivin

mab+ni-olivin

mab-ni+olivin

CH4 %

Metanogener + sten = funkar fint (än så länge)

Tack för mig. Frågor?

http://www.livescience.com/26173-hydrothermal-vent-life-origins.html

http://www.astrobio.net/topic/origins/extreme-life/hydrothermal-vents-explain-chemical-precursors-life/

http://www.space.com/19439-origin-life-earth-hydrothermal-vents.html

http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/362/1486/1887