Las controversias han rodeado la roca de Groenlandia (abajo a la derecha), y el significado del grafito (rojo) con apatito (turquesa) en tales rocas, durante los últimos 20 años. Tenga en cuenta el tamaño de grano grueso de ambas formaciones de hierro en bandas altamente metamorfoseadas. Las secciones delgadas (parte inferior) son rodajas de roca finas como el papel. Crédito:Dominic Papineau Ph.D.
El descubrimiento proporciona una nueva 'firma biológica' característica para rastrear los restos de vida antigua conservados en rocas que se han alterado significativamente durante miles de millones de años y podría ayudar a identificar la vida en otras partes del Sistema Solar.
La investigación, publicado en dos artículos, uno en el Revista de la Sociedad Geológica y otro en Cartas de ciencia terrestre y planetaria —Resuelve el problema de larga data de cómo los científicos pueden rastrear registros de vida en la Tierra en rocas altamente metamorfoseadas más de 3, 700 millones de años con material orgánico que a menudo se convierte en grafito mineral a base de carbono.
En el primer estudio, publicado en Cartas de ciencia terrestre y planetaria , el equipo analizó diez muestras de rocas de formaciones de hierro en bandas (BIF) de Canadá, India, Porcelana, Finlandia, Estados Unidos y Groenlandia que abarcan más de 2, 000 millones de años de historia.
Argumentan que el carbono conservado en cristales similares al grafito, 'carbono grafítico', ubicado junto a minerales como la apatita, de que están hechos nuestros dientes y huesos, y carbonato, son las biofirmas de las formas de vida más antiguas de la Tierra.
"La vida en la Tierra está basada en carbono y, a lo largo del tiempo, se descompone en diferentes sustancias, como el carbonato, apatita y aceite. Estos quedan atrapados en capas de roca sedimentaria y, finalmente, el aceite se convierte en grafito durante el metamorfismo posterior en la corteza. "explicó el Dr. Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, Centro de Ciencias Planetarias y Centro de Nanotecnología de Londres).
"Nuestro descubrimiento es importante, ya que se debate acaloradamente si la asociación del grafito con la apatita es indicativa de un origen biológico del carbono que se encuentra en las rocas antiguas. Ahora tenemos múltiples evidencias de que estas asociaciones minerales son biológicas en las formaciones de hierro en bandas. tiene enormes implicaciones sobre cómo determinamos el origen del carbono en muestras de rocas extraterrestres devueltas de otras partes del Sistema Solar ".
El equipo investigó la composición de las rocas BIF, ya que casi siempre son de edad Precámbrica (4, 600 millones de años a 541 millones de años) y registra información sobre los entornos más antiguos de la Tierra.
Para esto, analizaron la composición de rocas que van desde 1, 800 millones de años a más de 3, 800 millones de años utilizando una variedad de métodos que involucran fotones, electrones, e iones para caracterizar la composición del grafito y otros minerales de posible origen biogénico.
Ejemplo de grafito submicroscópico (rojo) con carbonato (verde) y magnetita (amarillo) dentro de un cristal de apatita (turquesa) en un BIF de 3.7 a 4.2 Byr de Canadá. Crédito:Matthew S. Dodd Ph.D.
"Previamente, Se asumió que encontrar apatita y grafito juntos en rocas antiguas era una ocurrencia rara, pero este estudio muestra que es común en BIF en una variedad de grados metamórficos de rocas. ", dijo el miembro del equipo, el Dr. Matthew Dodd (UCL Earth Sciences y el London Centre for Nanotechnology).
Se cree que los minerales de apatita y grafito tienen dos posibles orígenes:productos mineralizados de materia orgánica biológica en descomposición, que incluye la descomposición de moléculas en aceite a altas temperaturas, o formación a través de reacciones no biológicas que son relevantes para la química de cómo surgió la vida a partir de materia no viva.
Al mostrar evidencia de la presencia generalizada de carbono grafítico en apatita y carbonato en BIF junto con su composición de isótopos de carbono, los investigadores concluyen que los minerales son más consistentes con un origen biológico de los restos de las formas de vida más antiguas de la Tierra.
Para investigar hasta qué punto el metamorfismo de alta temperatura provoca una pérdida de firmas elementales e isotópicas de materia biológica en rocas, analizaron los mismos minerales de un 1, Roca BIF de 850 millones de años en Michigan que se había metamorfoseado en 550 grados Celsius.
En este segundo estudio, publicado hoy en Revista de la Sociedad Geológica , el equipo muestra que se encuentran varias firmas biológicas en el carbono grafítico y la apatita asociada, carbonato y arcillas.
Utilizaron una variedad de instrumentos de alta tecnología para detectar rastros de moléculas clave, elementos, e isótopos de carbono del grafito y lo combinó con varias técnicas de microscopía para estudiar pequeños objetos atrapados en rocas que son invisibles a simple vista.
Juntos, todas sus observaciones de la composición son consistentes con un origen de biomasa descompuesta, como el de los fósiles de animales antiguos en los museos, pero que ha sido fuertemente alterada por las altas temperaturas.
"Nuestros nuevos datos proporcionan líneas adicionales de evidencia de que el grafito asociado con la apatita en BIF es muy probablemente de origen biológico. Además, tomando una serie de observaciones de todo el registro geológico, Resolvemos una controversia de larga data sobre el origen del carbono grafítico isotópicamente ligero con apatita en el BIF más antiguo, "dijo el Dr. Papineau.
"Hemos demostrado que existen biofirmas en formaciones de hierro altamente metamorfoseadas de Groenlandia y el noreste de Canadá, que son más de 3, 850 millones de años y datan del comienzo del registro de rocas sedimentarias ".
