El proyecto de investigación pionero, dirigido por la Facultad de Ciencias Naturales y Ambientales y publicado en Nature Communications, descubrió un mecanismo que puede generar peróxido de hidrógeno a partir de rocas durante el movimiento de fallas geológicas.

Si bien el peróxido de hidrógeno en altas concentraciones puede ser dañino para la vida, también puede proporcionar una fuente útil de oxígeno para los microbios. Esta fuente adicional de oxígeno puede haber influido en la evolución temprana, y posiblemente incluso en el origen de la vida en ambientes cálidos en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis.

El oxígeno reactivo investigado en esta investigación puede haber tenido un papel en la evolución de la vida de un mundo libre de oxígeno a uno oxigenado.

En regiones tectónicamente activas, el movimiento de la corteza terrestre no solo genera terremotos, sino que acribilla el subsuelo con grietas y fracturas revestidas con superficies rocosas altamente reactivas que contienen muchas imperfecciones o defectos. Luego, el agua puede filtrarse y reaccionar con estos defectos en la roca recién fracturada.

En el laboratorio, el estudiante de maestría Jordan Stone simuló estas condiciones triturando granito, basalto y peridotita, tipos de rocas que habrían estado presentes en la corteza terrestre primitiva. Luego se agregaron al agua en condiciones libres de oxígeno bien controladas a temperaturas variables.

Los experimentos demostraron que cantidades sustanciales de peróxido de hidrógeno, y como resultado, potencialmente oxígeno, solo se generaban a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Es importante destacar que la temperatura de formación del peróxido de hidrógeno se superpone a los rangos de crecimiento de algunos de los microbios más amantes del calor en la Tierra llamados hipertermófilos, incluidos los antiguos microbios evolutivos que usan oxígeno cerca de la raíz del Árbol Universal de la Vida.

El autor principal, Jordan Stone, que realizó la investigación como parte de su máster en Geociencia Ambiental, dijo en un comunicado: “Si bien investigaciones anteriores han sugerido que se pueden formar pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno y otros oxidantes al estresar o triturar rocas en ausencia de oxígeno, este es el primer estudio que muestra la importancia vital de las altas temperaturas para maximizar la generación de peróxido de hidrógeno”.

El investigador principal, el doctor Jon Telling, profesor principal, agregó: “Esta investigación muestra que los defectos en la roca triturada y los minerales pueden comportarse de manera muy diferente a cómo se esperaría que reaccionaran superficies minerales más ‘perfectas’. Todas estas reacciones mecanoquímicas necesitan generar peróxido de hidrógeno, y por lo tanto el oxígeno, es agua, rocas trituradas y altas temperaturas, que estaban presentes en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis y que podrían haber influido en la química y la microbiología en regiones cálidas y sísmicamente activas donde la vida pudo haber evolucionado por primera vez“.

The team from @SciencesNCL showed the importance of heat in generating hydrogen peroxide from rocks during tectonic movement – and say it could have been a source of oxygen on the early Earth before the advent of photosynthesis https://t.co/MtAMhafsLw

— Newcastle University (@UniofNewcastle) August 8, 2022