Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Hydrothermal Production of Organic molecules: carbon transformation and Decomposition in ocean crust fluids

Alternativ tittel: Hydrotermisk produksjon av organiske molekyler: transformasjon og nedbrytning av karbonformer i havskorps varme kilder

Tildelt: kr 10,2 mill.

Langs Jordens midthavsrygger ligger der varme kilder som gir næring til en "dyp varm biosfære" dominert av urgamle mikrober, antakelig lik de første livsformer. Havet blir gjerne kalt 'livets vugge', nettopp på grunn av potensialet for at organiske molekyler spontant kan bli dannet i varme kilder - gjennom prosesser vi enda ikke forstår. De diverse organiske molekyler i de varme kildene, antyder at ulike prosesser kan bidra i dannelsen av disse. Mulige prosesser er kjemisk "abiotiske" transformasjoner av vulkansk karbondioksid til organiske molekyler (som livet kan ha oppstått fra), eller termisk dekomponering av biologisk materiale/mikrober som allerede finnes i havskorpen - noe som kan indikere livet under havbunn. Hvordan abiotisk syntese av molekyler som er relevante for livets opprinnelse og hvordan dekomponering av eksisterende biologisk materiale foregår under de ekstreme forholdene som finnes i varme kilder er i liten grad avdekket. Slik kunnskap er viktig for å kunne forstå hvilke organiske energikilder som er tilgjengelig for mikrobene rundt de varme kildene (med interesse for bioteknologi), i tillegg til å vurdere potensialet for en hydrotermisk opprinnelse av livet på Jorden og andre "havverdener" i solsystem (e.g. Europa). HyPOD vil undersøke hvordan og hvilke organiske molekyl som blir produsert fra ulike typer av mulige karbonformer som finnes i varme kilder (karbondioksid, mikrober osv.). Ved bruk av moderne utstyr for temperatur-trykk forsøk og teoretiske modeller vil vi belyse mangfoldet og det stabile isotopfingeravtrykk av disse organiske stoffene. Ved å også sammenligne experimenter med analyser av naturlige varme kilder, vil man oppnå en dypere forståelse for mekanismene for dannelse organisk karbon og hvilke transformasjoner av dyp biosfære karbon som skjer i oppvarmet havskorpe. På denne måten vil vi kunne avdekke energikildene til mikrobene i moderne varmekilder, men også de abiotiske ingrediensene for en hydrotermisk opprinnelse av livet.

The global mid-ocean ridge is dotted with deep-sea hot springs fueling a 'deep biosphere' of ancient microorganisms, likely the first to emerge on Earth. The ocean is thus considered the 'cradle of life', yet the nexus of this thinking - the potential for dissolved organic molecules to spontaneously form in these hot spring fluids - is a process we do not fully understand. Emerging evidence of diverse organic molecules in hot, reducing fluids emanating from these aquifers suggests they form by multiple pathways, including non-biological CO2 reduction (generating abiotic molecules from which life can emerge), and thermal breakdown of crustal microbial carbon or dissolved organic matter (DOM) - perhaps signifying life's presence beneath the seafloor. Both abiotic synthesis of origin-of-life relevant molecules, and pyrolysis of pre-existing organic matter are poorly studied phenomena at conditions of deep-sea hot springs, leaving huge gaps in our understanding of carbon transformation in ocean crust fluids. Understanding hydrothermal production of the small organic molecules now detectable is critical for assessing energy sources for biotech-relevant microbes, and a potential hydrothermal origin of life on Earth and other ocean worlds in our Solar System (e.g. Enceladus). HyPOD will rigorously examine generation of diverse hydrocarbons, sulfur-, nitrogen- and oxygen-rich organic molecules from multiple carbon sources (CO2, microbial carbon, DOM, sedimentary kerogen) in hot springs, using state-of-the-art high temperature-pressure experiments and theoretical models to illuminate the diversity, differences & isotope signatures of organic products formed. Validating these findings through organic analyses from real hot spring fluids as part of HyPOD will transform our understanding of carbon cycling in volcanic ocean crust, revealing the high-temperature fate of microbial deep biosphere carbon, and the prebiotic hydrothermal organic ingredients for the origin of life.

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek