என்செலடஸின் நுண்ணுயிரிகள் பண்டைய கரிமப் பொருளை உண்டு வாழ முடியுமா?

என்செலடஸ் சனியின் ஒரு சிறிய பனி நிலவு. அது தன் பனிக்கு அடியில் திரவ நீராலான ஒரு முழுமையான பெருங்கடலை மறைத்து வைத்திருப்பதை நாசாவின் காசினி திட்டம் வெளிப்படுத்தியது; அதன் தென்துருவத்திலிருந்து பீறிடும் ஊற்றுகள் வழியாகவும் அது பறந்தது — பூமிக்கு அப்பால் உள்ள ஒரு திரவ நீர்ச் சூழலிலிருந்து வந்த பொருளின் முதல் பகுப்பாய்வு இதுவே. ஊற்றுகளில் ஹைட்ரஜன் (H₂), மீத்தேன் (CH₄) ஆகியவை ஏராளமாக இருந்தன.

முன்னணி விளக்கம் நிலவின் பாறை உள்ளகத்தைச் சார்ந்தது. பூமியில், சில பாறைகளுடன் சூடான நீர் வினைபுரிவது — செர்பென்டினைசேஷன் (serpentinisation) — ஹைட்ரஜனை வெளியிடுகிறது; வெப்ப நீரூற்றுத் துளைகளில் (hydrothermal vents), மீத்தேனோஜென்கள் (methanogens) எனப்படும் நுண்ணுயிரிகள் அந்த ஹைட்ரஜனைக் கார்பன் டைஆக்சைடுடன் இணைத்து மீத்தேனை உருவாக்குகின்றன. என்செலடஸிலும் இதுவே நடக்கலாம்.

ஆனால் ஒரு தடை உள்ளது. ஊற்றுகள் வழியாக இழக்கப்படும் ஹைட்ரஜனைப் பல நூறு கோடி ஆண்டுகள் தொடர்ந்து ஈடுசெய்ய, பாறை வினை மிக நீண்ட காலம் தீவிரமாக இருக்க வேண்டும் — ஆனால் அது நுகரும் கனிமங்கள் அதைவிட மிக முன்னதாகவே தீர்ந்துவிடலாம். வேறு ஏதாவது பெருங்கடலுக்கு உணவளிக்கிறதா?

சூரியக் குடும்பத்தின் தொடக்கத்திலிருந்து வந்த உணவு

வெளிச் சூரியக் குடும்பத்தின் பொருட்கள், வால்நட்சத்திரங்களும் கார்பன் நிறைந்த விண்கற்களும் போல, கரிமப் பொருள் நிறைந்த பொருளிலிருந்து உருவானவை என்று கருதப்படுகிறது. பென்னு, ரியூகு சிறுகோள்களிலிருந்து கொண்டுவரப்பட்ட மாதிரிகளில் அமினோ அமிலங்கள், சர்க்கரைகள், பிற கரிமப் பொருட்கள் உள்ளன. என்செலடஸின் உள்ளகமும் இத்தகைய பொருளைக் கொண்டிருக்கலாம்; அது மெதுவாகப் பெருங்கடலில் கரைந்துகொண்டிருக்கலாம்.

ஒளியும் ஆக்சிஜனும் இல்லாத பெருங்கடலில், கரிமப் பொருளைக் கொண்டு வாழ்வதற்கான ஒரு வழி நொதித்தல் (fermentation); ‘சுவாசிக்க’ ஆக்சிஜனோ வேறு வெளி வேதிப்பொருளோ தேவையில்லாமல் அது ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. அரிசோனா பல்கலைக்கழகத்தின் சாம் நஸ்ரெல்டீன், ரெஜிஸ் ஃபெரியர் ஆகியோர், ETH சூரிக், குயின் மேரி லண்டன் பல்கலைக்கழகம், லண்டன் இயற்கை வரலாற்று அருங்காட்சியகம், எக்ஸ்-மார்சேய் பல்கலைக்கழகம், பாரிஸின் தேசிய இயற்கை வரலாற்று அருங்காட்சியகம் ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த சக ஆய்வாளர்களுடன் சேர்ந்து, ஓர் எளிய சோதனை எடுத்துக்காட்டைத் தேர்ந்தெடுத்தனர்: மிக எளிய அமினோ அமிலமான கிளைசின். அதை நொதிக்கச் செய்வது ஹைட்ரஜன், அசிட்டேட், அம்மோனியா ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது. கிளைசினை நொதிக்கச் செய்யும் நுண்ணுயிரிகள் பூமியின் ஆழ்கடல் துளைகளில் அறியப்பட்டவை.

மூன்று வகை நுண்ணுயிரிகளுடன் ஒரு மெய்நிகர் துளை

சூடான திரவம் பெருங்கடல் நீருடன் கலக்கும் இடமான, என்செலடஸின் கடல்தரையில் உள்ள ஒரு வெப்ப நீரூற்றுத் துளையைச் சுற்றி வாழும் ஒரு சிறிய சமூகத்தைக் குழு உருவகப்படுத்தியது:

• ஹைட்ரஜனையும் அசிட்டேட்டையும் உருவாக்கும் கிளைசின் நொதிப்பிகள்;
• ஹைட்ரஜனையும் CO₂-வையும் மீத்தேனாக மாற்றும் ஹைட்ரஜன் உண்ணும் மீத்தேனோஜென்கள்;
• அசிட்டேட்டை மீத்தேனாக மாற்றும் அசிட்டேட் உண்ணும் மீத்தேனோஜென்கள்.

ஒவ்வொரு குழுவும் பிரித்தெடுக்கக்கூடிய ஆற்றல், அதன் வளர்ச்சி, மற்றவற்றுக்காக அது நீரை எப்படி மாற்றுகிறது என்பதை மாதிரி பின்தொடர்கிறது. மூன்று சூழ்நிலைகள் ஒவ்வொன்றுக்கும் — பாறைகளிலிருந்து கிட்டத்தட்ட ஹைட்ரஜனோ மீத்தேனோ இல்லாதது, வரம்புக்குட்பட்ட வழங்கல், அல்லது வலுவான வழங்கல் — குழு 30,000 சீரற்ற நிபந்தனைத் தொகுப்புகளை இயக்கி, வெளியேற்றப்பட்ட வாயுக்களைக் காசினி அளந்தவற்றுடன் ஒப்பிட்டது: ஆண்டுக்குச் சுமார் 1.2 முதல் 7.4 பில்லியன் மோல் ஹைட்ரஜன், 0.3 முதல் 1.6 பில்லியன் மோல் மீத்தேன்.

கருதுகோள்: கடல்தரையில் ஆதிகாலக் கரிமப் பொருளை நொதிக்கச் செய்யும் நுண்ணுயிரிகள், மீத்தேன் உருவாக்கும் கூட்டாளிகளுக்கு உணவளிக்கின்றன (a); மாதிரியில் மூன்று நுண்ணுயிர்க் குழுக்கள் எப்படி இணைக்கப்பட்டு ஒருங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன (b). — Figure 1, Nasreldine et al. (2026), arXiv:2610.13434.

அசிட்டேட் உண்பவை வெல்கின்றன

• பாறைகளிடமிருந்து கிட்டத்தட்ட எந்த உதவியும் இல்லாமல், நொதித்தல் மட்டுமே காசினியின் இரண்டு வாயு அளவீடுகளையும் மீண்டும் உருவாக்கியது — போதுமான கிளைசின் போன்ற பொருள் துளையை அடையும் பட்சத்தில்.
• வரம்புக்குட்பட்ட பாறை வழங்கலுடன், 30,000 ஓட்டங்களில், அசிட்டேட் உண்பவை கொண்ட 91 ஓட்டங்களும், மூன்று குழுக்களும் கொண்ட 91 ஓட்டங்களும் இரண்டு வாயுக்களுடனும் பொருந்தின. ஹைட்ரஜன் உண்பவை மட்டுமே கொண்டவற்றில் ஒன்றுகூட பொருந்தவில்லை. ஒரு புள்ளியியல் ஒப்பீடு, 90%-க்கும் மேற்பட்ட நிகழ்வுகளில் அசிட்டேட் உண்பவை கொண்ட சமூகங்களுக்குச் சாதகமாக இருந்தது.

காரணம் எளிது: ஊற்றுகளுக்குள் தப்ப வேண்டிய அதே ஹைட்ரஜனை ஹைட்ரஜன் உண்பவை நுகர்கின்றன. அசிட்டேட் உண்பவை அதைத் தொடாமலேயே மீத்தேனை உருவாக்குகின்றன. வரம்புக்குட்பட்ட வழங்கல் சூழ்நிலையில், ஒவ்வொரு ஓட்டத்திலும் ஹைட்ரஜன் உண்பவை இறுதிச் சமூகத்திலிருந்து வெளியேற்றப்பட்டன.

உயிர் தன் வாழிடத்தைத் தானே மாற்றுவதையும் மாதிரி காட்டுகிறது: முதல் சூழ்நிலையின் மூன்றில் இரண்டு பங்கு ஓட்டங்களில், மீத்தேனோஜென்கள் வளரக்கூடிய புதிய இடங்களைத் துளையைச் சுற்றி நொதித்தல் திறந்தது.

எவ்வளவு உணவு உள்ளது?

ஒரு தோராயமான மேல் மதிப்பீடு, என்செலடஸின் தொடக்கக் கிளைசின் இருப்பைச் சுமார் 1.3 × 10¹⁷ கிலோகிராம் வரை வைக்கிறது — அது முழுவதும் நுண்ணுயிரிகளுக்குக் கிடைத்தால், கவனிக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜனை 0.2 முதல் 1.4 பில்லியன் ஆண்டுகள் வழங்கப் போதுமானது.

சிக்கல்: மிகச் சிறப்பாகச் செயல்படும் உருவகப்படுத்துதல்களுக்கு, பென்னு மாதிரிகளில் உள்ள கிளைசின் அளவுகள் அனுமதிப்பதைவிட அதிகக் கரைந்த கரிமப் பொருள் தேவைப்படுகிறது. முழுவதும் கரைந்தாலும், செறிவு மாதிரிக்குத் தேவையானதைவிடக் குறைவாகவே இருக்கும். எனவே இந்தச் சூழ்நிலை, நொதிக்கக்கூடிய பிற சேர்மங்கள் இருப்பதையோ, பாறைகளிலிருந்து இன்னும் கூடுதல் ஹைட்ரஜன் வருவதையோ சார்ந்துள்ளது.

சோதிக்கக்கூடிய ஒரு கணிப்பு

ஆசிரியர்கள் நொதித்தலை உயிரின் சான்றாக அல்ல, சோதிக்கக்கூடிய ஒரு மாற்றாக முன்வைக்கின்றனர். அது நிகழ்ந்தால், ஊற்றுகள் அசிட்டேட், அம்மோனியம் ஆகியவற்றையும் சுமந்துவர வேண்டும்; மீத்தேனின் கார்பன் ஐசோடோப்புகள் அதன் முத்திரையைத் தாங்கியிருக்க வேண்டும். தங்கள் மாதிரியின் வரம்புகளை அவர்கள் வலியுறுத்துகின்றனர்: ஒரே ஒரு வகை நொதிப்பி, கடல்தரையிலிருந்து ஊற்றுகள் வரையிலான பயணத்தின் உருவகப்படுத்துதல் இல்லை, ஊட்டச்சத்துகள் போதுமானவை என்ற அனுமானம் — உயிரற்ற வேதியியலும் அதே வாயுக்களை உருவாக்கக்கூடும் என்ற உண்மை.