Gökyüzünde çakan şimşeklerin yarattığı kaosun, fosfor gibi elementlerin serbest kalmasında kilit bir rol oynadığı ve eski Dünya'da gelişen yaşam için daha erişilebilir hale getirdiği tahmin ediliyor. Şimdi ise bilim insanları, volkanik olaylarla ilişkili yıldırım deşarjlarının azot fiksasyonunda da rol oynamış olabileceğine ve biyolojik süreçler için de kullanılabilir hale getirdiğine dair jeolojik kanıtlar buldular.
Dünya'nın daha genç yıllarında volkanik olarak çok daha değişken olduğu düşünüldüğünden, bu keşif, yaygın volkanizmanın bildiğimiz yaşamın ortaya çıkması için çok önemli olabileceğini düşündürmektedir.
Sorbonne Üniversitesi'nden yerbilimci Adeline Aroskay liderliğindeki ekip, "İlk kez, çok büyük patlayıcı püskürmelerden kaynaklanan volkanik tortularda önemli miktarda nitrat keşfedildi" diye yazıyor.
Bu bulgular, Dünya'da ortaya çıkışı sırasında yaşamın yapı taşlarını sağlamak için gerekli olan yüksek enerji gerektiren süreçlerde hava altı patlayıcı püskürmelerin oynadığı benzersiz role jeolojik destek sağlamaktadır.
Her nasılsa, Dünya vahşi ve gençken, gezegenimizdeki süreçler bir karışım malzemeyi yaşamı başlatmak için gereken malzemeye dönüştürdü. Yaşamın ihtiyaç duyduğu şeylerden biri, proteinler, amino asitler ve nükleik asitler gibi şeylerin inşası için gerekli bir besin olan azottur.
Dünya'da bol miktarda nitrojen vardır; atmosferin yaklaşık yüzde 78'i bu maddeden oluşur. Ancak biyoloji bu maddeye atmosferdeki moleküler azot ya da N2 formunda erişemez; nitrat ya da amonyak gibi daha reaktif bileşikler oluşturmak için azot atomlarının parçalanması ve diğer atomlara sabitlenmesi gerekir.
Artık yaşam var olduğuna göre, bitkilerin köklerinde yaşayan mikroplarda olduğu gibi biyolojik süreçler süreci hızlandırabilir. İnsanların endüstriyel teknikleri de azotu pompalayabilir ve amonyak gibi bileşikleri tank yüküyle dışarı pompalayabilir.
Ancak yaşam olmadan önce, azot fiksasyonunu başlatmak için biyolojik olmayan bir sürece ihtiyaç vardı. Ve işte burada elektrik – yıldırım – devreye giriyor. İlk kez 1784 yılında tespit edildiği üzere, elektrik deşarjları nitrojeni sabitleyebilir.
Volkanik patlamalar sırasında yıldırımlar her yerde görüldüğünden ve kül bulutları tarafından tetiklendiğinden, bilim insanları volkanik yıldırımların yaşam henüz dünyaya gelmeden önce azot döngüsünün tetiklenmesinde rol oynamış olabileceğini düşündüler.
Deneysel çalışmalar bunun mümkün olduğunu gösterdi – ancak bu sürecin bir sonucu olarak sabit azot için jeolojik kanıtlar zeminde zayıftı.
Aroskay ve ekibi bu kanıtı, eski volkanik tortulara gömülü nitratlar şeklinde buldu. Türkiye ve Peru'da 1,6 ila 20 milyon yıl önce meydana gelen patlayıcı püskürmelerden kaynaklanan bir dizi volkanik çökeltiden örnekler topladılar ve özellikle nitrojenin oksidasyonunun son ürünü olan nitratları aradılar.
Örnekledikleri tüm tortularda, çoğunun volkanik patlamalar sırasında oluştuğunu gösteren özelliklerle birlikte önemli nitrat konsantrasyonları buldular. Araştırmacılar bunun dikkate değer olduğunu söyledi.
Ayrıca, daha az patlayıcı püskürmelerden yaklaşık 75.000 ila 55.000 yıllık daha genç volkanik tortuları da örneklediler; orada da nitrat buldular.
Tortunun yaşı ile nitrat konsantrasyonu arasında bir korelasyon yoktu, bu da araştırmacılara göre bileşiklerin birikmesinin uzun zaman ölçeklerinde meydana gelen kademeli süreçlerin bir sonucu olmadığı anlamına geliyor. Nitratlar volkanik kayaya bir anda dökülmüştür.
Tortulardaki sülfür ve klor konsantrasyonları da volkanik kökenle tutarlıdır. Birlikte ele alındığında, bu durum volkanik yıldırımların yaşamın ortaya çıkışında rol oynayacak kadar önemli miktarlarda azotu sabitleyebileceğini göstermektedir.
Ve bize dünyadaki diğer nitrat yataklarını yorumlamak için bir araç verebilir. Örneğin Atacama çölünde nitratların varlığı atmosferik birikime bağlanıyordu, çünkü oksijen izotoplarının oranlarının volkanik birikimle mümkün olmadığı düşünülüyordu. Ekibin bulguları, bu bağların büyük patlayıcı olaylarda mümkün olduğunu gösteriyor.
Araştırmacılar, "Volkanik tortularda nitratın keşfi, onları volkanik yıldırımla N-sabitlenmesinin ilk saha kanıtı ve jeolojik arşivi haline getiriyor ve bunun önemli etkileri olabilir" diye yazıyor.
"Büyük bir patlama olayı sırasında ortalama olarak yaklaşık 60 teragram azotun sabitlenebileceğini tahmin ediyoruz. Bulgularımız, Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için gerekli bileşenlerin sağlanmasında hava altı patlayıcı püskürmelerinin potansiyel olarak oynadığı benzersiz role işaret etmektedir."
