Исследователи из Центра науки об устойчивых ресурсах RIKEN и Института наук о Земле и жизни Токийского технологического института обнаружили неорганические наноструктуры, напоминающие молекулы, важные для зарождения жизни. Эти результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
В ходе исследования ученые выяснили, что наноструктуры, окружающие глубоководные гидротермальные источники, могут самоорганизовываться и функционировать как селективные ионные каналы. Эти наноканалы способны генерировать энергию, что делает их аналогами биологических механизмов, обеспечивающих работу живых клеток.
Для получения данных использовались образцы, собранные на месторождении Синкай в Марианской впадине на глубине 5743 метра. Ключевым объектом исследования стал 84-сантиметровый фрагмент, состоящий из брусита. С помощью микроскопов и рентгеновского сканирования ученые обнаружили, что кристаллы брусита организованы в колонны, которые работают как наноканалы для флюидов.
Изучение электрических свойств осадка показало, что его поверхность заряжена, а заряды варьируются в зависимости от участка. Команда проверила, могут ли нанопоры в осадке производить осмотическую энергию, и выяснила, что это действительно происходит при определенных условиях. Проводимость наноканалов зависела от концентрации ионов в растворе и локального заряда осадков.
Ученые обнаружили, что наноканалы действуют как селективные ионные каналы, пропуская только определенные ионы в зависимости от химической среды. Например, наноканалы с карбонатом пропускали ионы натрия, а каналы с кальцием — ионы хлорида, что схоже с принципом работы ионных каналов в живых клетках.
Результаты исследования важны как для понимания возможного происхождения жизни, так и для разработки новых промышленных методов сбора голубой энергии. По словам авторов, осознание принципов спонтанного формирования нанопор может помочь инженерам создать более эффективные системы для преобразования энергии.