برای نزدیک به نیم قرن، چشمههای گرمابی اعماق اقیانوس یکی از جدیترین نامزدها برای زادگاه نخستین حیات روی زمین بودهاند.
محیطی تاریک و گرم، سرشار از هیدروژن و دارای اختلافهای شیمیایی ـ بهویژه اختلاف در غلظت پروتونها ـ که میتوانست منبعی برای تامین انرژی واکنشهای شیمیایی باشد. چیزی شبیه یک باتری طبیعی که شاید میتوانسته انرژی لازم برای نخستین واکنشهای پیشازنده را فراهم کند.
اما یک مقاله جدید میگوید شاید این تصویر، بیش از آنکه بر شیمی واقعی زمین جوان متکی باشد، بر مجموعهای از فرضیات قدیمی بنا شده باشد.
بنجامین توتولو، ژئوشیمیدان دانشگاه کلگری، در این مقاله استدلال میکند که سناریوهای مربوط به چشمههای گرمابی قلیایی با دانستههای امروزی ما درباره شیمی اقیانوسهای باستانی و خود این چشمهها سازگاری کافی ندارند.
او حتی نتیجه میگیرد که این فرضیهها باید عملا به میز طراحی برگردند.
یکی از مشکلات اصلی، قلیاییبودن چشمهها است. در مدل مشهور چشمه گرمابی قلیایی، اختلاف اسیدیته میان آب اقیانوس و سیال قلیایی خارجشده از چشمه، یک شیب پروتونی ایجاد میکند؛ شیبی که میتوانسته مانند یک باتری طبیعی، انرژی لازم برای پیشبرد واکنشهای شیمیایی را فراهم کند.
اما توتولو میگوید بخش مهمی از این تصویر بر اندازهگیریهایی استوار بوده که از سیالات چشمه پس از رسیدن به سطح و سردشدن به دست آمدهاند. در دما و فشار واقعی اعماق اقیانوس، این سیالات الزاما هم آنقدر قلیایی نیستند که مدلهای اولیه فرض میکردند.
مشکل دوم، گوگرد است.
بسیاری از سناریوهای منشا حیات در چشمههای گرمابی، برای کانیهای سولفیدی و شیمی گوگردی نقش مهمی در شکلگیری متابولیسمهای اولیه قائلاند. اما بر اساس بازسازیهای جدیدتر از محیط زمین در نزدیک به چهار میلیارد سال پیش، توتولو استدلال میکند که سیالات قلیایی، سنگهای میزبان آنها و اقیانوسهای باستانی احتمالا بسیار فقیرتر از گوگردی بودهاند که برخی از این مدلها نیاز دارند.
این انتقاد البته به معنای رد شدن فرضیه منشا حیات در چشمههای گرمابی نیست. نکته مهم همینجاست.
این یک مقاله دیدگاهی و چالشبرانگیز است؛ حتی در سال ۲۰۲۶ نیز مرورهای علمی همچنان چشمههای گرمابی اعماق دریا را یکی از فرضیههای معتبر در پژوهش منشا حیات میدانند. بنابراین تیتر فرضیه اصلی رد شد بیش از اندازه قطعی خواهد بود که من هم استفاده نکردم؛ آنچه واقعا رخ داده، یک نقد جدی به برخی نسخههای مشخص از فرضیه چشمههای گرمابی، بهویژه مدلهای چشمه قلیایی، است.
پس حیات کجا آغاز شد؟
توتولو جایگزین جالبی پیشنهاد میکند؛ حوضچهها و دریاچههای سطحی که بهطور دورهای تبخیر میشدند.
این محیطها یک مزیت مهم دارند که اعماق اقیانوس فاقد آن است؛ یعنی همان چرخه تغلیظ و رقیقشدن.
وقتی آب یک حوضچه تبخیر میشود، مواد شیمیایی محلول بهتدریج غلیظ میشوند.
چنین چرخههایی میتوانند به تشکیل و تجمع مولکولهای پیچیده کمک کنند؛ مولکولهایی که بعدها در مسیر شکلگیری سامانههای شیمیایی خودتکثیرشونده و در نهایت حیات اهمیت پیدا کردند.
پژوهشهای آزمایشگاهی نیز نشان دادهاند که برخی از پیشسازهای مهم RNA، پروتئینها و لیپیدها میتوانند در محیطهای آبیِ سطحی و چرخههای تبخیر تشکیل شوند.
اما این سناریو هم هنوز با یک مشکل بزرگ روبهروست؛ چون هنوز نمیدانیم دقیقا چگونه از شیمی غیرزنده به نخستین سامانه واقعا زنده رسیدیم.
و شاید مهمترین پیام این مقاله هم همین باشد.
مسئله منشا حیات هنوز یک معمای حلشده نیست که فقط باید محل وقوع آن را پیدا کنیم.
اینجا ما با مجموعهای از فرآیندهای شیمیایی احتمالی روبهرو هستیم و باید ببینیم کدام محیط طبیعی میتوانسته همزمان انرژی، مواد اولیه، غلظت مناسب، چرخههای شیمیایی و شرایط لازم برای عبور از شیمی ساده به سامانههای پیچیدهتر را فراهم کند.
حتی برای جستوجوی حیات فرازمینی هم این بحث اهمیت دارد. اگر چشمههای گرمابی واقعا نامزد ضعیفتری از آنچه تصور میشد باشند، شاید در جستوجوی حیات در مریخ یا قمرهای یخی، نباید صرفا به دنبال آثار فعالیتهای گرمابی باشیم.
دریاچههای تبخیری و محیطهای سطحیِ گذرا نیز میتوانند اهداف بسیار مهمی باشند.
البته هنوز زود است که برنده را اعلام کنیم.
چشمه گرمابی، حوضچه تبخیری، یخ، سطوح معدنی یا حتی ترکیبی از چند محیط مختلف؟
چهار میلیارد سال بعد، هنوز نمیدانیم نخستین جرقه حیات دقیقا کجا زده شد. اما این مقاله یک یادآوری مهم است؛ اینکه در علم، حتی مشهورترین داستانها هم وقتی شواهد و یا استدلالهای تازه با آنها ناسازگار میشوند، مصون از بازبینی نیستند.
سام آریامنش / ۳ سپتامبر
@ofoghroydad
PNAS
