conowegownejczer

Najstarszy szlam na świecie oraz Ceres, Ceres, Ceres i jeszcze raz Ceres (w sumie 6 razy) [CNWN4]

Panocki, dzisiaj najpierw donosimy o najstarszym (skamieniałym) szlamie bakteryjnym na świecie. A czemu? Bo kochamy szlam, oczywiście. No i dlatego, że jest to teraz najstarszy ślad życia na Ziemi, więc wiemy, że nasza planeta była ożywiona już 3,7 miliarda lat temu. A zaraz potem wczytujemy się w nowy numer Science, który jest w zasadzie w połowie poświęcony malutkiej, ale ślicznej prawie-planetce Ceres. No po prostu orgia dla ceresofili. Po streszczeniu 5 artykułów na temat Ceres nie mam już siły na nic innego, więc na tym koniec.

I co mi zrobicie. 🙂

[Edit. Pękłem i na sam koniec jest jeszcze krótko o materiale, który chłodzi ludzkie ciało przy pomocy „odwróconego efektu cieplarnianego. No musiałem coś dodać „lekkiego” na koniec… 🙂 ]

Bardzo stare placki

A. Nutman i in. Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures. Nature, artykuł opublikowany online 31.08.2016; DOI: 10.1038/nature19355.

Udało się pchnąć wstecz o ok. 300 milionów lat obszar „udokumentowanego ożywienia” naszej planety. Znaleziono skamieniałe „placki” tworzone 3,7 miliarda lat temu w płytkiej wodzie oceanicznej przez szlam bakteryjny: warstwa bakterii wiąże minerały z wody morskiej i powstają w ten sposób coraz grubsze warstwowane struktury zwane stromatolitami. Dzisiaj też zresztą powstają tu i ówdzie. Jest to ważne, bo to znaczy, że życie powstało na Ziemi jeszcze szybciej niż nam się to wydawało wcześniej – Ziemia od samego początku była „zdatna do życia”.

isuaGeolodzy szperają po grenlandzkich skałach w poszukiwaniu bakteryjnego szlamu sprzed 3,7 miliarda lat. Źródło: materiały prasowe UNSW, via Twitter.

Zacznijmy oczywiście od tła. Kłopot z szukaniem najstarszych skamieniałości polega na tym, że Ziemia to maszynka do mielenia skał. W przeciwieństwie do Merkurego, Wenus, Księżyca… (tu wstaw niemal wszystkie planety i prawie-planety w Układzie Słonecznym), Ziemia nieustannie odmładza swoją powierzchnię, zjadając stare skały i produkując nowe. Skutkiem ubocznym tak zwanej tektoniki płyt jest to, że bardzo rzadko udaje się znaleźć na powierzchni naprawdę stare skały. Ziemia istnieje od 4,5 miliarda lat, a znalezienie czegokolwiek starszego niż 3,5 miliarda lat to cud.

Jest kilka „standardowych” miejsc, w których wiadomo, że jakiś odłamek prastarej skorupy jest dostępny do badań. Są to głównie tzw. kratony archaiczne. Są dwa w Australii (Pilbara i Yilgarn), jest Kaapvaal w Afryce, jest Slave w Kanadzie i parę innych. Do Grenladii przyspawany jest tzw. Pas Zieleńcowy Isua (Isua Greenstone Belt), który powstał ok. 3,7-3,8 mld lat temu i szczęśliwie wystaje nad powierzchnię.

I to są jakby rzeczy wiadome dla geologów i paleontologów, więc wystające fragmenty tych skał są regularnie skanowane w poszukiwaniu prastarych skał i skamieniałości. Dzielni bohaterowie naszego artykułu zrobili po prostu to samo, co wszyscy inni, tylko wzięli się za fragment lądu, który został niedawno odsłonięty ze względu na topniejący lód (niech żyje globalne ocieplenie). I bingo.

Zerknijcie jeszcze raz na zdjęcie na górze, bo to paleontologia w pigułce. Nie jakieś tam laboratorium biotechnologiczne czy zderzacz hadronów, tylko spalony słońcem facet w kurtce z Alpinusa w brudnych, okopanych buciorach, pośrodku księżycowego krajobrazu Grenlandii – nic, tylko żwir, lód, niebo, jaskrawoczerwona kurtka i najstarszy szlam na świecie. Tak się dokonuje odkryć, proszę Państwa, a nie przed komputerem.

Sam stromatolit, jak to stromatolit. Wygląda mniej więcej tak:

CambrianStromatolitesInny kanadyjski skamieniały stromatolit. Nie mogę zamieścić zdjęcia faktycznego, bo bym poszedł do więzienia. Żeby sobie popatrzeć na najstarsze ślady życia na ziemi, trzeba albo złamać prawo, albo zapłacić 30 dolarów. Źródło: Mark A. Wilson (Department of Geology, The College of Wooster), via Wikimedia.

A widok ukośny jeszcze lepszy, widać, że są to takie poduszeczki tak naprawdę:

1280px-SoegininaStromatolitesEstoniaInne estońskie skamieniałe stromatolity, co to wyglądają jak stos jajczarek. Źródło: Mark A. Wilson (Department of Geology, The College of Wooster), via Wikimedia.

No i tyle. To, co mi się w tym wszystkim najbardziej podoba, to fakt, że tak z grubsza wyglądała biosfera Ziemi przez plus minus dwa miliardy lat: bakteryjny szlam, trochę luźnych bakterii w toni wodnej, trochę bakterii nitkowatych, ale ogólnie rzecz biorąc niewidoczne gołym okiem śluzowate istotki pokrywające kamienie i piach. Kiedy mówimy o tym, że gdzieś w Kosmosie „tętni życie”, zwykle nie wyobrażamy sobie, że tam są po prostu… śliskie kamienie.

Gdybyście wylądowali na obcej planecie i zobaczyli coś takiego, poznalibyście, że jest to „planeta ożywiona”?:

Lake_Thetis-Stromatolites-LaRuth

Żywe stromatolity w Australii. Źródło: Ruth Ellison, via Wikimedia.


Sześć razy Ceres

Krótko wyjaśniam, o co chodzi. Ceres to taka prawie-planetka. Największe ciało pasa asteroid, czyli coś, co fruwa sobie od 4,5 miliarda lat, otoczone chmurą gruzu – coś, co kiedyś, dawno temu, było o włos od zrobienia tego, co zrobiły dzisiejsze planety, ale nie dało rady. Gdyby nie nieszczęśliwe okoliczności (najprawdopodobniej szyki popsuł zazdrosny Jowisz), dzisiaj recytowalibyśmy w szkole: „Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Ceres, Jowisz…” Ale nie. No więc lata sobie taka prawie-planetka, dwukrotnie mniejsza od Księżyca, zbudowana ze skał oraz skało-lodu i lodu. Czemu Ceres jest interesująca? Bo to rzut oka na proto-planetkę po 4,5 miliarda lat ewolucji. Czyli trochę taki rzut oka na wczesną młodość Ziemi (chociaż pamiętajmy, że Ceres to nie bobas, tylko mimo wszystko dojrzała istotka, która poszła swoją drogą), a trochę po prostu kolejna okazja, żeby zobaczyć, co zrobi Naprawdę Kreatywny Kosmos z kulką lodu i kamieni.

W marcu ubiegłego roku do Ceres zbliżyła się sonda Dawn, a parę dni temu Science poświęciło pół numeru – co nie dzieje się na co dzień – opublikowaniu 6 artykułów naukowych, które podsumowują, co z tego wszystkiego wyszło. Nie ma kosmitów, nie ma żadnych przedziwnych rewelacji astronomicznych, jest po prostu bardzo fajna i ciekawa prawie-planetka i mnóstwo pięknych zdjęć. Z mojej strony 6 artykułów = 5 opisów, bo artykuł Russella i in. to w dużym stopniu podsumowanie poprzednich. Ruszamy.

PIA19974-Ceres-Dawn-GlobalMap-Annotated-20150930

Mapa Ceres. Jak widać, geolodzy planetarni nie próżnowali. Pooznaczali i ponazywali kratery, pomierzyli, co było do pomierzenia etc. Ciekawostka: Ceres to rzymska bogini rolnictwa, płodności etc. Kratery ponazywane są bogami, boginiami, pomniejszymi bóstwami i boginkami etc. z najrozmaitszych kultur na świecie, związanymi z rolnictwem i płodnością. Ponadto górna półkula ponazywana jest nazwami z pierwszej połówki alfabetu, a półkula południowa – z drugiej połówki alfabetu. Tacy dowcipni są nazywacze astronomiczni. 🙂 A dla Was to przestroga, żeby czytać podpisy pod ilustracjami. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, via Wikimedia.

Buczkowski i in. Na początek szybka definicja. „Geomorfologia = nauka o tym, czym się różni powierzchnia danego ciała astronomicznego od gładkiej kuli i dlaczego”. Na Ceres dominują kratery – zero zdziwienia. Jeżeli nie ma atmosfery, która by robiła za tarczę, i nie ma żadnych procesów typu intensywny wulkanizm, które by odmładzały powierzchnię, to w układzie planetarnym każda odsłonięta powierzchnia robi się po jakimś czasie pokraterowana. Ba, robi się też szaro-bura i porowata od „wietrzenia kosmicznego” (space weathering) – stąd coś białego w Kosmosie jest niechybnie świeże. Na Ceres niektóre kratery mają kształt trochę poligonalny, a nie po prostu okrągły, bo pocisk uderzał w skorupę lodową, która była już wstępnie trochę nadtrzaskana: w momencie uderzenia „puściła” więc wzdłuż już istniejących pęknięć. Inna ciekawostka: są na Ceres góry (10-100 km średnicy, 1-5 km wysokości), które są najprawdopodobniej kriowulkanami lub gruntem, który się podniósł nad komorą kriomagmową – jeżeli lód jest jak skała, to woda zachowuje się trochę jak magma. Ale o tym za chwilę. Z innych: trochę pęknięć, trochę grzbiecików; jakaś tam minimalna tektonika. Nic, co by rozwalało planetologię na pół. Na koniec zdjęcie pod rozwagę. Widzicie jeden segment ściany krateru, który jest prostoliniowy? Niektórzy naukowcy twierdzą, że widzą. 🙂 No i jest też jedna z gór. Słońce świeci z prawej strony.

PIA20348_crop_-_Ceres'_Ahuna_Mons_top_view

Para krater-góra (góra się nazywa Ahuna), czyli przeważająca większość geomorfologii Ceres w pigułce. Źródło: NASA / JPL-Caltech / UCLA / Max Planck Institute for Solar System Studies / German Aerospace Center / IDA / Planetary Science Institute, via Wikimedia

Ammannito i in. Tutaj więcej wstępu z mojej strony. Autorzy piszą o wykryciu, ekhem, krzemianów warstwowych na powierzchni Ceres. Chyba wypada wyjaśnić, czym to się je. Po pierwsze, krzemiany jako takie to po prostu minerały zbudowane w minimalnej wersji z krzemu i tlenu, a do tego całej masy różnych innych pierwiastków w najróżniejszych proporcjach i geometriach. Krzem i tlen to jedne z najpowszechniejszych pierwiastków we Wszechświecie, więc z grubsza można powiedzieć tak – gdzie skały, tam i krzemiany. Bazalt, granit, piaskowiec… tam wszędzie siedzą krzemiany. Więc w samym badaniu krzemianów jako takich nie ma nic ekstrawaganckiego, to po prostu najpowszechniejszy budulec kamienny w Kosmosie. Natomiast krzemiany warstwowe to baaardzo szczególna podgrupa. W skali atomowej tworzą one nie trójwymiarową solidną sieć, z której potem powstają twarde kryształki, tylko cieniuteńkie, delikatne warstewki, które mogą puchnąć, skręcać się, łapać różne związki chemicznie, nasiąkać wodą; tworzą bardzo subtelne i śliczne struktury przestrzenne i są diablo reaktywne chemicznie. Do tego stopnia, że bywają wymieniane jako element przejściowy pomiędzy materią nieożywioną i ożywioną, a parę popularnych leków *(ktoś kojarzy Smectę? to po prostu minerał smektyt) na zatrucia pokarmowe to po prostu różnego typu krzemiany warstwowe, które działają trochę jak węgiel aktywowany. Makroskopowo, nasiąknięte wodą krzemiany warstwowe to po prostu glina. Chemicznie, dowcip polega na tym, że krzemiany warstwowe są uwodnione, a więc do ich powstania potrzebna jest woda. Stąd, kiedy na jakiejś planetce wykrywa się krzemiany warstwowe, to pierwszy strzał jest taki, że tam musi być woda. Na Ceres wiemy, że jest woda (w postaci lodu), ale zawsze miło zobaczyć, że są też minerały, które powstają w kontakcie z płynną wodą. No i tyle. Cały artykuł zasadza się na tym, że krzemiany warstwowe na Ceres , że są powszechnie, a Autorzy nawet publikują śliczną mapkę, gdzie jest ich więcej, a gdzie mniej. Tyle.

Chrysotile_SEM_photo

Chryzotyl (tak, krzemian warstwowy) pod mikroskopem. Prawda, że nie jest to zwykły banalny, nudny minerał? 🙂 Źródło: Janice Haney Carr, via Wikimedia.

Ruesch i in. Autorzy przyjrzeli się bliżej Ahuna Mons, czyli tej górze, co ją pokazałem wyżej. Trochę już spaliłem – tak, jest to kriowulkan. Inny dinks jest taki, że powstał względnie niedawno. Autorzy twierdzą, że najmłodsze ślady aktywności na Ahunie pochodzą sprzed 210 plus minus 30 milionów lat. Czyli to nie jest tak, że Ceres powstała sobie 4,5 miliarda lat temu i od tego czasu sobie po prostu sunie przez przestrzeń. Coś tam cały czas bąbluje. To trochę jak z z Plutonem – miał być martwy glob, wyszła z tego żywa, wesolutka planetka. Chociaż Pluton jest mimo wszystko żywszy od Ceres (co jest megazaskoczeniem), to pamiętajcie, dzieci. Szukajcie wytrwale pulsu, bo planety nie umierają łatwo. Kto zidentyfikuje cytat? „[Każda planeta karłowata jest] jak lawa. Z wierzchu zimna i twarda, sucha i plugawa. Lecz wewnętrznego ognia sto lat nie wyziębi. Plwajmy na tę skorupę i zstąpmy do głębi.” 🙂

Hiesinger i in. oraz Combe i in. Kraterowanie i wodę daję naraz, bo wodę wykryli na dnie krateru. 🙂 Zacznijmy od tego, że kratery dają świetny wgląd w ogólną geologię planetki. Bo tak. Raz – jak gdzieś jest mniej kraterów, to znaczy, że powierzchnia została „odmłodzona” względem otoczenia. Na Ceres są takie miejsca, ergo historia geologiczna jest niebanalna. Coś-tam kiedyś-tam się przegotowało i prawdopodobnie spore fragmenty Ceres bywały odmładzane przez kriowulkanizm. Czytaj: ze szczelin wywołanych choćby większym niż zwykle rąbnięciem wypływała woda i osadzała się na powierzchni, zamarzając. Taki odpowiednik lawy zalewającej co rusz Hawaje albo raczej Dekan w Indiach. Inna sprawa – kratery są różne (kwadratowe i podłużne, zupełnie dosłownie). W jednych miejscach są bardziej regularne, w innych są bardziej wielokątne (zob. wyżej) – więc kolejny przyczynek do tego, że nie jest to po prostu symetryczna kulka, tylko ma ona historię. Tu ją coś puknęło, tam ją coś nadtrzaskało, tam była cieplejsza, tam zimniejsza, tam więcej lodu, tu więcej kamienia… rozumicie? Różnorodność na miarę i możliwości planety karłowatej. Tą różnorodnością otwieramy oczy niedowiarkom. To jest nasza różrodność… i tak dalej. A woda? Woda oczywiście jest na Ceres. Dajcie już spokój z tą wodą. Jest wszędzie i nic z tego nie wynika. Nie, szklanka wody nie sprawia magicznie, że powstało tam życie. To nie XV wiek, nie wierzymy w samorództwo. Już. Idźcie dalej. Prawdopodobnie jest tak, że cała zewnętrzna warstwa Ceres to mieszanina lodu i kamieni, więc jak coś rąbnie i robi się ciepło, to trochę lodu się nadtapia (ew. sublimuje) i prycha przez pęknięcia w powierzchni w postaci wodo-gazu; trochę robi gejzer, trochę się osadza. Stąd najprawdopodobniej te „białe plamki”, które się widuje tu i ówdzie na Ceres. Jak się przyjrzycie, to zobaczycie, że ta biała smuga z prawej strony jest pocięta przez pęknięcia. Bingo.

PIA20350_crop_-_Occator_from_LAMO

Białe plamy na dnie krateru. Zwróćcie uwagę na szczeliny. Tak wygląda pęknięta skorupa lodowo-skalna, z której wyprychnęło trochę lodu. Chyba 🙂 . Źródło: NASA / JPL-Caltech / UCLA / Max Planck Institute for Solar System Studies / German Aerospace Center / IDA / Planetary Science Institute, via Wikimedia.

No i tyle w sumie. Tak mnie ta Ceres wycyckała z energii, że nie będzie żadnego trzeciego tematu. No dobra, jeden szybki. 🙂 W Science jest też artykuł o wynalezieniu materiału, który przepuszcza promieniowanie podczerwone emitowane przez ludzką skórę, ale blokuje widzialne światło słoneczne, dzięki czemu osoba ubrana w ten materiał bardzo efektywnie się chłodzi. Coś w stylu odwrotnego efektu cieplarnianego. 🙂

Pa!

Share this Story
Zobacz inne podobne wpisy
Zobacz inne wpisy Łukasz Lamża
Zobacz inne w kategorii conowegownejczer

Zobacz

Marihuana i mózg – artykuł przeglądowy w Nature [CNWN9]

A dzisiaj tylko ten jeden tekst. Ech, coś mi ...

Inline
Inline