Ледяные сталактиты и происхождение жизни

Удивительные ледяные трубки, которые врастают в океан из морского льда, могут играть ту же роль для возникновения жизни, что и гидротермальные жерла. Одно из самых любопытных явлений на свете — ледяные сталактиты особого рода, которые, словно сосульки, свисают с нижней стороны арктического морского льда.

Они образуются совершенно иным образом, чем привычные нам сосульки, и ещё плохо изучены. На видео их снимали только один раз — для документального фильма Би-би-си, который вышел на экраны в 2011 году.

Образование ледяных сталактитов в морской воде (иллюстрация авторов работы).

Джулиан Картрайт из Университета Гранады (Испания) и его коллеги считают, что эти образования представляют собой особый вид так называемого химического сада и существуют благодаря взаимодействию высокой концентрации соли, воды, находящейся близ точки замерзания, и льда.

Самое интересное, что учёные видят в этом связь с происхождением жизни на Земле.

Типичные химические сады представляют собой трубчатые структуры, которые формируются, когда кристаллы солей металлов погружают в определённые растворы. Они встречаются и в естественных условиях — в некоторых геологических формациях и в районе гидротермальных жерл. Обычно трубчатые структуры растут вверх. Но в случае ледяных сталактитов всё наоборот. В чём же тут дело?

Замерзая, морская вода вытесняет соль, образуя высококонцентрированный водный солевой раствор, который остаётся в жидком состоянии, ибо его точка замерзания намного ниже, чем у воды. Если лёд даёт трещину, раствор попадает в море и постепенно опускается, ибо тяжелее воды. По пути, поскольку его температура чрезвычайно низка, солевой раствор обращает воду в лёд. Таким образом и формируются трубчатые структуры.

У физиков к этому явлению есть ряд интересных вопросов. Например, процесс, с помощью которого лёд извергает соль напоминает осмос наоборот. И это важно, ибо обратный осмос — основной метод опреснения морской воды. Возможно, понимание того, как таким же образом водный раствор соли образует чистый лёд, позволит усовершенствовать работу опреснительных установок и фильтров.

Г-н Картрайт и его коллеги заметили также, что ледяные сталактиты создают химические градиенты, электрические потенциалы и мембраны — все условия, необходимые для возникновения жизни. Точно такие же явления происходят в гидротермальных источниках, где, как считают многие биологи, могли существовать наиболее подходящие условия для появления первых форм жизни. Разница лишь в том, что там горячо, а во льдах холодно. Тем не менее условия странно схожи. И, возможно, что-то подобное происходит под ледяной коркой Европы в самом верхнем слое океана этого спутника Юпитера.

Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.