เบาะแสใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต : การค้นพบหินชั้นแมนเทิลที่ทำลายสถิติอาจช่วยกำหนดประวัติศาสตร์ของโลกใหม่ได้
นักวิทยาศาสตร์ ประสบความสำเร็จในการกู้คืนส่วนยาวแรกของหินที่มีต้นกำเนิดจาก ชั้นแมนเทิลของโลกซึ่งเป็นชั้นที่อยู่ใต้เปลือก โลก และเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของโลก โดยคาดว่าหินเหล่านี้จะช่วยให้เข้าใจบทบาทของชั้นแมนเทิลในการกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลก กิจกรรมของภูเขาไฟที่เกิดขึ้นเมื่อโลกละลายและอิทธิพลของกิจกรรมดังกล่าวต่อวัฏจักรของธาตุสำคัญ เช่น คาร์บอนและไฮโดรเจนทั่วโลกได้
หินชั้นแมนเทิลยาวเกือบ 1,268 เมตร (4,160 ฟุต) ต่อเนื่องกันถูกค้นพบจาก “หน้าต่างเทคโทนิก” ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพื้นทะเลที่หินจากแมนเทิลถูกเปิดเผยตามแนวสันเขา Mid-Atlantic ในระหว่างการสำรวจครั้งที่ 399 ” Building Blocks of Life, Atlantis Massif” ของเรือขุดเจาะมหาสมุทร JOIDES Resolution ในฤดูใบไม้ผลิปี 2023 ด้วยความพยายามที่ย้อนกลับไปถึงต้นทศวรรษ 1960 การกู้คืนดังกล่าวถือเป็นความสำเร็จที่ทำลายสถิติ ซึ่งนำโดย International Ocean Discovery Program ซึ่งเป็นกลุ่มวิจัยทางทะเลระหว่างประเทศที่มีสมาชิกมากกว่า 20
ประเทศที่ค้นหาแกนหิน—ตัวอย่างตะกอนและหินทรงกระบอก—จากพื้นทะเลเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของโลก การวิเคราะห์หินที่กู้คืนมา
ตั้งแต่นั้นมา ทีมสำรวจได้รวบรวมรายการหินชั้นแมนเทิลที่กู้คืนมาเพื่อทำความเข้าใจองค์ประกอบโครงสร้าง และบริบทของหินเหล่านี้ ผลการค้นพบที่นำเสนอในวารสาร Science เผยให้เห็นประวัติศาสตร์การละลายของหินที่ค้นพบอย่างละเอียดมากกว่าที่คาดไว้
ศาสตราจารย์ Johan Lissenberg จากคณะธรณีวิทยาและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ ผู้เขียนหลัก กล่าวว่า “เมื่อเราค้นพบหินเมื่อปีที่แล้วถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์โลก แต่ยิ่งไปกว่านั้น คุณค่าของการค้นพบอยู่ที่สิ่งที่แกนของชั้นหินในเสื้อคลุมโลกสามารถบอกเราเกี่ยวกับองค์ประกอบและวิวัฒนาการของโลกของเราได้
การศึกษาของเราเริ่มต้นด้วยการพิจารณาองค์ประกอบของเสื้อคลุมโลกโดยการบันทึกลักษณะแร่วิทยาของหินที่ค้นพบ รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีของหินผลการศึกษาของเราแตกต่างจากที่คาดไว้ มีแร่ไพรอกซีนในหินน้อยกว่ามากและหินมีแมกนีเซียมเข้มข้นมากซึ่งทั้งสองอย่างนี้เกิดจากการละลายในปริมาณที่สูงกว่าที่เราคาดไว้มาก” การละลายนี้เกิดขึ้นเมื่อเสื้อคลุมโลกเคลื่อนตัวจากส่วนลึกของโลกขึ้นมาที่พื้นผิวผลการวิเคราะห์เพิ่มเติมของกระบวนการนี้อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่าแมกมาก่อตัวขึ้นได้อย่างไรและนำไปสู่การเกิดภูเขาไฟได้อย่างไร
นักวิจัยกล่าวอ้าง “นอกจากนี้ เรายังพบช่องทางที่ของเหลวถูกเคลื่อนย้ายผ่านชั้นแมนเทิล ดังนั้นเราจึงสามารถติดตามชะตากรรมของแมกมาหลังจากที่มันก่อตัวขึ้นและเคลื่อน ตัวขึ้นสู่พื้นผิวโลกได้ ซึ่งสิ่งนี้มีความสำคัญเพราะบอกเราได้ว่าชั้นแมนเทิลละลายและหล่อเลี้ยงภูเขาไฟได้อย่างไร โดยเฉพาะภูเขาไฟที่ก้นมหาสมุทรซึ่งเป็นภูเขาไฟส่วนใหญ่บนโลก การเข้าถึงชั้นแมนเทิลเหล่านี้จะช่วยให้เราเชื่อมโยงภูเขาไฟกับแหล่งกำเนิดแมกมาในที่สุดได้”
ความเชื่อมโยงที่อาจเกิดขึ้นกับจุดกำเนิดของสิ่งมีชีวิตการศึกษานี้ยังให้ผลลัพธ์เบื้องต้นเกี่ยวกับปฏิกิริยาของโอลิวีนซึ่งเป็นแร่ธาตุที่มีอยู่มากในชั้นแมนเทิล กับน้ำทะเล ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่งที่ผลิตไฮโดรเจนและโมเลกุลอื่นๆ ที่สามารถหล่อเลี้ยงชีวิตได้
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่านี่อาจเป็นหนึ่งในกระบวนการพื้นฐานในการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ดร. ซูซาน คิว แลง นักวิทยาศาสตร์ร่วมด้านธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ที่สถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล ซึ่งเป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ร่วมในการสำรวจครั้งนี้และเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ยังคงวิเคราะห์ตัวอย่างหินและของเหลว กล่าวว่า “หินที่พบในยุคแรกๆ ของโลกนั้นมีความคล้ายคลึงกับหินที่เราพบในการสำรวจครั้งนี้มากกว่าหินทั่วไปที่ประกอบกันเป็นทวีปต่างๆ ในปัจจุบัน
“การวิเคราะห์หินเหล่านี้ทำให้เราสามารถมองเห็นสภาพแวดล้อมทางเคมีและกายภาพที่อาจมีอยู่ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์โลกได้อย่างชัดเจน
และอาจเป็นแหล่งพลังงานที่สม่ำเสมอและสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆ ตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ยาวนาน” ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติกว่า 30 คนจากการสำรวจ JOIDES Resolution จะดำเนินการวิจัยแกนเจาะที่กู้คืนมาต่อไปเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมาย ดร. แอนดรูว์ แมคเคก รองศาสตราจารย์จากคณะธรณีวิทยาและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยลีดส์ ผู้เป็นแกนนำในการสนับสนุนโครงการสำรวจครั้งที่ 399 และหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ร่วมในโครงการดังกล่าว กล่าวเสริมว่า
“ทุกคนที่เกี่ยวข้องกับโครงการสำรวจครั้งที่ 399 ตั้งแต่ข้อเสนอแรกในปี 2018 สามารถภาคภูมิใจในความสำเร็จที่บันทึกไว้ในเอกสารฉบับนี้ได้
หลุมลึกแห่งใหม่ของเราจะเป็นส่วนต้นแบบสำหรับหลายทศวรรษที่จะมาถึงในสาขาวิชาต่างๆ เช่น กระบวนการหลอมเหลวในชั้นเนื้อโลก การแลกเปลี่ยนทางเคมีระหว่างหินกับมหาสมุทร ธรณีเคมีอินทรีย์ และจุลชีววิทยา ข้อมูลทั้งหมดจากโครงการสำรวจจะพร้อมใช้งานทั้งหมด ซึ่งเป็นตัวอย่างของวิธีดำเนินการทางวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ”
.