เหล็กหลอม

สัปดาห์นี้เขียนลงในวารสาร Science ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยนักธรณีเคมีแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน Brian L. Beard อธิบายถึงลายเซ็นธรณีเคมีในธาตุเหล็กที่บ่งชี้ถึงชีวิต หากเทคนิคนี้ได้รับการยืนยันและปรับปรุงให้ดีขึ้น จะสามารถใช้ติดตามการกระจายของจุลินทรีย์ของโลกในอดีตอันไกลโพ้น และอาจช่วยแก้ไขข้อขัดแย้งเกี่ยวกับการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตในอดีตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวอังคาร "นี่อาจเป็นชีวประวัติในอุดมคติ" Beard กล่าวในการอธิบายชุดการทดลองคัดแยกไอโซโทปเหล็กที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบว่าธาตุเหล็กที่พบในหินชนิดต่างๆ ถูกเผาผลาญโดยจุลินทรีย์หรือไม่ เหล็กมีความสำคัญต่อชีวิตของพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ สิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดกินเข้าไปในชีวิตประจำวัน หากนักวิทยาศาสตร์สามารถคิดค้นวิธีแยกแยะระหว่างธาตุเหล็กที่ผ่านกระบวนการโดยสิ่งมีชีวิตกับธาตุเหล็กที่ไม่ผ่านการเผาผลาญ พวกเขาจะมีวิธีวัดการกระจายของจุลินทรีย์บนโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน เนื่องจากธาตุเหล็กมีอยู่ทั่วไปบนดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และวัตถุอื่นๆ ในอวกาศ เทคนิคนี้จึงสามารถใช้ตรวจหาสัญญาณของชีวิตในอดีตที่อยู่นอกโลกของเราได้ กลุ่มของ Beard วัดองค์ประกอบไอโซโทปของเหล็กจากสองแหล่งที่แตกต่างกัน ได้แก่ หินตะกอนและหินอัคนี หินตะกอนสะท้อนการสะสมของตะกอน รวมทั้งสารอินทรีย์และธาตุต่างๆ เช่น เหล็ก หินอัคนีก่อตัวขึ้นลึกลงไปในดินที่อุณหภูมิสูงมากจนไม่มีชีวิต นอกจากนี้ยังสามารถมีธาตุเหล็ก การทำงานร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA และ Institute for Great Lakes Study ที่ UW-Milwaukee ทีมงานวิสคอนซินสุ่มตัวอย่างองค์ประกอบไอโซโทปของเหล็กจากสองแหล่งโดยการเผาตัวอย่าง เหล็กหลอม และวัดอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเป็นมวล สเปกโตรมิเตอร์ อุปกรณ์ที่ใช้คัดแยกและนับจำนวนอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออน "สามารถเห็นความแปรผันของไอโซโทปที่วัดได้" เบียร์ดกล่าว "ความแตกต่างของมวลมีขนาดเล็ก แต่ใหญ่พอที่จุลินทรีย์จะสร้างความแตกต่างได้" Beard กล่าวว่า ไอโซโทปจากหินตะกอนนั้นตรงกับลายเซ็นไอโซโทปของธาตุเหล็กที่แบคทีเรียกินเข้าไปและเผาผลาญโดยแบคทีเรียในห้องแล็บ "สิ่งที่เราพบในการทดลองทางชีววิทยาคือจุลินทรีย์สร้างการแยกไอโซโทปเหล็กที่วัดได้ เราสงสัยว่ากระบวนการอนินทรีย์อาจมีเหมือนกันหรือไม่ ผลกระทบ แต่เราพบว่าองค์ประกอบของไอโซโทปของเหล็กในหินอัคนีนั้นคงที่" เมื่อรู้สิ่งนี้แล้ว ตอนนี้อาจเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะมองดูหินตะกอนและรับรู้ถึงการลดลงและการไหลของประชากรจุลินทรีย์ทั่วโลกในอดีตอันไกลโพ้น ย้อนกลับไปเมื่อ 2 พันล้านปีก่อน เมื่อมหาสมุทรของโลกเต็มไปด้วย เหล็กที่ละลายน้ำได้ ข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวอาจช่วยแสดงให้เห็นว่าชีวิตมีวิวัฒนาการอย่างไรบนโลก "ธาตุเหล็กมีผลอย่างมากต่อการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต" เบียร์ดกล่าว "จุลินทรีย์ต่อสู้เพื่อธาตุเหล็กและบางชนิดได้พัฒนาสารเคมีที่ช่วยให้พวกมันจับธาตุเหล็กและเก็บไว้ใช้ในอนาคต" Beard กล่าวว่ากลุ่มของเขาวางแผนที่จะใช้เทคนิคนี้กับชิ้นส่วนของ Mars Rock ซึ่งเป็นอุกกาบาตที่เป็นข้อถกเถียงซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่ามีหลักฐานเกี่ยวกับชีวิตจุลินทรีย์ในอดีตบนดาวเคราะห์แดง นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อคัดกรองตัวอย่างที่นำกลับมายังโลกจากภารกิจ NASA ที่วางแผนไว้ไปยังดาวอังคาร