Volcanoes May Have Provided Sparks and Chemistry for First Life
ساعت ۱٠:۳۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٢٩ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

Lightning and gases from volcanic eruptions could have given rise to the first life on Earth, according to a new analysis of samples from a classic origin-of-life experiment by NASA and university researchers. The NASA-funded result is the subject of a paper in Science appearing October 17.

Miller's original samplesThe Bada Lab at Scripps holds the original samples used by Stanley Miller to study the origins of life. Credit: Scripps Institution of Oceanography, University of Calif., San Diego

"Historically, you don’t get many experiments that might be more famous than these; they re-defined our thoughts on the origin of life and showed unequivocally that the fundamental building blocks of life could be derived from natural processes," said lead author Adam Johnson, a graduate student with the NASA Astrobiology Institute team at Indiana University, Bloomington, Ind.

From 1953 to 1954, Professor Stanley Miller, then at the University of Chicago, performed a series of experiments with a system of closed flasks containing water and a gas of simple molecules. At the time, the molecules used in the experiment (hydrogen, methane, and ammonia) were thought to be common in Earth's ancient atmosphere.

The gas was zapped with an electric spark. After running the experiment for a few weeks, the water turned brown. When Miller analyzed the water, he found it contained amino acids, which are the building blocks of proteins -- life's toolkit -- used in everything from structures like hair and nails to processes that speed up, facilitate, and regulate chemical reactions. The spark provided the energy for the molecules to recombine into amino acids, which rained out into the water. His experiment showed how simple molecules could be assembled into the more complex molecules necessary for life by natural processes, like lightning in Earth's primordial atmosphere.

Diagram of Miller's original experimentThe apparatus used for Miller's original experiment. Boiled water (1) creates airflow, driving steam and gases through a spark (2). A cooling condenser (3) turns some steam back into liquid water, which drips down into the trap (4), where chemical products also settle. Credit: Ned Shaw, Indiana University
Miller came to the Chemistry Department at the University of California, San Diego in 1960. Professor Jeffrey Bada, a co-author of the paper, was his graduate student in chemistry between 1965 and 1968. Bada joined the faculty of the Scripps Institution of Oceanography (part of UCSD) in 1971.

"Stanley and I continued to work on various projects until he died in 2007. When Adam and I found the samples from the original experiments, it was a great opportunity to reanalyze these historic samples using modern methods," said Bada. The team wanted to see if modern equipment could discover chemicals that could not be detected with the techniques of the 1950s. They analyzed the samples and turned to Daniel Glavin and Jason Dworkin of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., who helped the analysis with state-of-the-art instruments in their Goddard Astrobiology Analytical lab.

Miller actually ran three slightly different experiments, one of which injected steam into the gas to simulate conditions in the cloud of an erupting volcano. "We found that in comparison to Miller's classic design everyone is familiar with from textbooks, samples from the volcanic apparatus produced a wider variety of compounds," said Bada.

"We discovered 22 amino acids, 10 of which have never been found in any other experiment like this," said Glavin. This is significant because thinking on the composition of Earth's early atmosphere has changed. Instead of being heavily laden with hydrogen, methane, and ammonia, many scientists now believe Earth's ancient atmosphere was mostly carbon dioxide, carbon monoxide, and nitrogen.

Diagram of Miller's volcanic experimentThe apparatus used for Miller's "second," initially unpublished experiment. Boiled water (1) creates airflow, driving steam and gases through a spark (2). A tapering of the glass apparatus (inlay) creates a spigot effect, increasing air flow. A cooling condenser (3) turns some steam back into liquid water, which drips down into the trap (4), where chemical products also settle. Credit: Ned Shaw, Indiana University
"At first glance, if Earth's early atmosphere had little of the molecules used in Miller's classic experiment, it becomes difficult to see how life could begin using a similar process. However, in addition to water and carbon dioxide, volcanic eruptions also release hydrogen and methane gases. Volcanic clouds are also filled with lightning, since collisions between volcanic ash and ice particles generate electric charge. Since the young Earth was still hot from its formation, volcanoes were probably quite common then. The organic precursors for life could have been produced locally in tidal pools around volcanic islands, even if hydrogen, methane, and ammonia were scarce in the global atmosphere. As the tidal pools evaporated, they would concentrate the amino acids and other molecules, making it more likely that right sequence of chemical reactions to start life could occur. In fact, volcanic eruptions could assist the origin of life in another way as well – they produce carbonyl sulfide gas, which helps link amino acids into chains called peptides." said Glavin.

The research was funded in part by the NASA Astrobiology Institute. "This research is both a link to the experimental foundations of astrobiology as well as an exciting result leading toward greater understanding of how life might have arisen on Earth," said Carl Pilcher, director of the NASA Astrobiology Institute headquartered at NASA Ames Research Center. The team also includes James Cleaves of the Carnegie Institution for Science, Washington, and Antonio Lazcano of Facultad de Ciencias, National Autonomous University of Mexico (UNAM), Mexico.



 
 

Bill Steigerwald

NASA Goddard Space Flight Center


 
آتشفشان‌های بزرگ باعث وقوع رعد و برق می‌شوند
ساعت ۳:۱٥ ‎ب.ظ روز جمعه ۳ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

محققان برای نخستین بار موفق به مشاهده مستقیم ارتباط آتشفشان با وقوع رعد و برق شدند.

به گزارش خبرنگارایرنا به نقل از ماهنامه علمی،آموزشی و خبری سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، آتشفشان‌ها می‌توانند سبب وقوع زلزله، ریزش بهمن و جاری شدن مواد مذاب شوند که براساس نتایج مطالعه جدید ، ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع آذرخش را نیز اثبات می‌کند.

گروهی از محققان در آمریکا برای شناسایی ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع رعد و برق ، اقدام به نصب گیرنده‌های رادیویی اطراف کوه آتشفشان " آگوستاین " در نزدیکی آلاسکا کردند ، آتشفشان " آگوستاین " در یک جزیره غیرمسکونی در خلیج" کوک" واقع شده وتقریبا هر ‪ ۱۰‬سال یک بار فوران می‌کند.

محققان پیش از نیز از روش مشابهی برای مطالعه رعد و برق‌های ایجاد شده در طوفان‌ها استفاده کرده بودند، وقوع رعد وبرق سبب ایجاد پالسهای رادیویی می‌شود که در صورت روشن بودن رادیوی خانگی و یا رادیوی خودرو نیز می‌توان نشانه‌های این پالسها را به صورت صداهای " هیس" مانند در لحظه وقوع آذرخش از طریق این دستگاه‌ها شنید.

دانشمندان می‌توانند بااستفاده از گیرنده‌های رادیویی که در نقاط مختلف کار گذاشته‌اند،پالسهای رادیویی آذرخش‌ها را در دریافت و از آنها برای شناسایی محل دقیق وقوع آذرخش در یک ابر استفاده کنند و به عبارتی ، تصویری سه بعدی از شکل آذرخش درون ابر را ترسیم کنند.

محققان عقیده دارند هنگام فوران آتشفشان و درلحظات اصلی این واقعه به دلیل برخورداری این ذرات از میزان زیادی بار الکترونیکی ، همانند لحظه‌ای که ابرهای باردار با یکدیگر برخورد می‌کنند ، پدیده آذرخش رخ می‌دهد.

دانشمندان از مدتها قبل به وقوع آذرخش در پی فوران‌های بزرگ آتشفشانی پی برده بودند، اما هم‌اکنون محققان موفق شدند مرحله ابتدایی وقوع آذرخش در این فوران‌ها را که درست در دهانه آتشفشان رخ می‌دهد ، شناسایی کنند.

به گفته آنها،اطلاعات جمع‌آوری شده از آتشفشان " آگوستاین " نشان می‌دهد جرقه‌های بزرگی از دهانه آتشفشان به درون ستون خاکستر وغبار موجود در بالای آتشفشان پرتاب می‌شود ، سپس درون ابری که بالای آتشفشان در حال شکل‌گیری است ، آذرخش رخ می‌دهد .

هنگامی که ابر خاکستر و غبار بر فراز آتشفشان رشد کرده و ابعاد آن افزایش یابد ، این آذرخش‌ها مستقل از دهانه آتشفشان و درون خود این ابر شکل می‌گیرند.

رعد وبرق در ابرهای بزرگ آتشفشانی از بسیاری جهات مشابه رعد و برق‌های ایجاد شده درون توفان‌ها است و از لحاظ ظاهری شاخه‌های متعددی دارد که ظرف حدود نیم ثانیه در ابر آتشفشانی ایجاد می‌شود ، دراین مطالعه محققان تنها موفق به شناسایی آذرخش‌هایی شدند که درون ابر آتشفشانی جابه جا می‌شوند، اما در گذشته گزارش‌هایی ازبرخورد آذرخش‌های مربوط به فوران‌های آتشتفشانی با زمین ، وجود داشته است.

سال ‪ ۱۹۸۰‬درخلال فوران آتشفشان "سنت هلنز" برخورد آذرخش ناشی از آتشفشان به زمین سبب بروز آتش سوزی در جنگل‌های اطراف کوه شد. به گفته دانشمندان ،احتمالا بین شدت فوران آتشفشان و وقوع آذرخش‌های آتشفشانی ارتباط کلی وجود دارد زیرا هرچه آتشفشان شدیدتر باشد ذرات باردار بیشتری ازآن بیرون پرتاب می‌شود و احتمال وقوع این پدیده افزایش می‌یابد.

منبع : ایرنا


 
آتشفشان‌های بزرگ باعث وقوع رعد و برق می‌شوند!
ساعت ۱٢:٤٢ ‎ق.ظ روز شنبه ٢٦ خرداد ۱۳۸٦ : توسط : حسین

محققان برای نخستین بار موفق به مشاهده مستقیم ارتباط آتشفشان با وقوع رعد و برق شدند.

به گزارش خبرنگارایرنا به نقل از ماهنامه علمی،آموزشی و خبری سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، آتشفشان‌ها می‌توانند سبب وقوع زلزله، ریزش بهمن و جاری شدن مواد مذاب شوند که براساس نتایج مطالعه جدید ، ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع آذرخش را نیز اثبات می‌کند.

گروهی از محققان در آمریکا برای شناسایی ارتباط فوران آتشفشان‌ها با وقوع رعد و برق ، اقدام به نصب گیرنده‌های رادیویی اطراف کوه آتشفشان " آگوستاین " در نزدیکی آلاسکا کردند ، آتشفشان " آگوستاین " در یک جزیره غیرمسکونی در خلیج" کوک" واقع شده وتقریبا هر ‪ ۱۰‬سال یک بار فوران می‌کند.

محققان پیش از نیز از روش مشابهی برای مطالعه رعد و برق‌های ایجاد شده در طوفان‌ها استفاده کرده بودند، وقوع رعد وبرق سبب ایجاد پالسهای رادیویی می‌شود که در صورت روشن بودن رادیوی خانگی و یا رادیوی خودرو نیز می‌توان نشانه‌های این پالسها را به صورت صداهای " هیس" مانند در لحظه وقوع آذرخش از طریق این دستگاه‌ها شنید.

دانشمندان می‌توانند بااستفاده از گیرنده‌های رادیویی که در نقاط مختلف کار گذاشته‌اند،پالسهای رادیویی آذرخش‌ها را در دریافت و از آنها برای شناسایی محل دقیق وقوع آذرخش در یک ابر استفاده کنند و به عبارتی ، تصویری سه بعدی از شکل آذرخش درون ابر را ترسیم کنند.

محققان عقیده دارند هنگام فوران آتشفشان و درلحظات اصلی این واقعه به دلیل برخورداری این ذرات از میزان زیادی بار الکترونیکی ، همانند لحظه‌ای که ابرهای باردار با یکدیگر برخورد می‌کنند ، پدیده آذرخش رخ می‌دهد.

دانشمندان از مدتها قبل به وقوع آذرخش در پی فوران‌های بزرگ آتشفشانی پی برده بودند، اما هم‌اکنون محققان موفق شدند مرحله ابتدایی وقوع آذرخش در این فوران‌ها را که درست در دهانه آتشفشان رخ می‌دهد ، شناسایی کنند.

به گفته آنها،اطلاعات جمع‌آوری شده از آتشفشان " آگوستاین " نشان می‌دهد جرقه‌های بزرگی از دهانه آتشفشان به درون ستون خاکستر وغبار موجود در بالای آتشفشان پرتاب می‌شود ، سپس درون ابری که بالای آتشفشان در حال شکل‌گیری است ، آذرخش رخ می‌دهد .

هنگامی که ابر خاکستر و غبار بر فراز آتشفشان رشد کرده و ابعاد آن افزایش یابد ، این آذرخش‌ها مستقل از دهانه آتشفشان و درون خود این ابر شکل می‌گیرند.

رعد وبرق در ابرهای بزرگ آتشفشانی از بسیاری جهات مشابه رعد و برق‌های ایجاد شده درون توفان‌ها است و از لحاظ ظاهری شاخه‌های متعددی دارد که ظرف حدود نیم ثانیه در ابر آتشفشانی ایجاد می‌شود ، دراین مطالعه محققان تنها موفق به شناسایی آذرخش‌هایی شدند که درون ابر آتشفشانی جابه جا می‌شوند، اما در گذشته گزارش‌هایی ازبرخورد آذرخش‌های مربوط به فوران‌های آتشتفشانی با زمین ، وجود داشته است.

سال ‪ ۱۹۸۰‬درخلال فوران آتشفشان "سنت هلنز" برخورد آذرخش ناشی از آتشفشان به زمین سبب بروز آتش سوزی در جنگل‌های اطراف کوه شد. به گفته دانشمندان ،احتمالا بین شدت فوران آتشفشان و وقوع آذرخش‌های آتشفشانی ارتباط کلی وجود دارد زیرا هرچه آتشفشان شدیدتر باشد ذرات باردار بیشتری ازآن بیرون پرتاب می‌شود و احتمال وقوع این پدیده افزایش می‌یابد.

 

منبع : ایرنا