Hemijski proces koji se koristi za tamnjenje hrane da bi joj dao poseban miris i ukus verovatno se dešava duboko u okeanima, gde je pomogao da se stvore uslovi neophodni za život.
Poznata kao Maillardova reakcija po francuskom naučniku koji ju je otkrio, proces pretvara male molekule organskog ugljenika u veće molekule poznate kao polimeri. U kuhinji se koristi za stvaranje ukusa i aroma od šećera.
Ali istraživački tim na čelu sa profesorkom Caroline Peacock sa Univerziteta u Lidsu tvrdi da je na morskom dnu proces imao fundamentalniji efekat, gde je pomogao da se poveća kiseonik i smanji nivo ugljen-dioksida u atmosferi, kako bi se stvorili uslovi da bi se na Zemlji pojavili i napredovali složeni oblici života. Studija „Dugotrajno očuvanje organskog ugljenika pojačano gvožđem i manganom“ objavljena je u časopisu Nature.
Organski ugljenik u okeanima uglavnom potiče od mikroskopskih živih organizama. Kada ti organizmi umru, potonu na morsko dno i progutaju ih bakterije. Taj proces raspadanja koristi kiseonik i oslobađa ugljen-dioksid u okean koji na kraju završava u atmosferi.
Kao rezultat Maillardove reakcije, manji molekuli se pretvaraju u veće molekule. Te veće molekule mikroorganizmima je teže razbiti i ostati uskladišteni u sedimentu desetinama hiljada — ako ne i milionima — godina.
Naučnici ovo opisuju kao „očuvanje organskog ugljenika“.
To dugotrajno skladištenje ili očuvanje organskog ugljenika na morskom dnu imalo je velike posledice na uslove koji su se razvili na površini Zemlje. Ograničio je oslobađanje ugljen-dioksida, omogućavajući da više kiseonika stigne do Zemljine atmosfere i ograničio varijacije u zagrevanju Zemljine kopnene površine tokom poslednjih 400 miliona godina na prosečno oko pet stepeni Celzijusa.
Dr Oliver Mur, prvi autor studije i naučni saradnik u biogeohemiji u Školi za Zemlju i životnu sredinu u Lidsu, rekao je: „Još 1970-ih je sugerisano da bi se Maillardova reakcija mogla dogoditi u morskim sedimentima, ali proces smatralo se da je presporo da bi uticalo na uslove koji postoje na Zemlji.
„Naši eksperimenti su pokazali da se u prisustvu ključnih elemenata, a to su gvožđe i mangan koji se nalaze u morskoj vodi, brzina reakcije povećava desetinama puta.
„Tokom duge istorije Zemlje, ovo je možda pomoglo da se stvore uslovi neophodni da složeni život nastanjuje Zemlju.
Kao deo studije, naučnici su modelirali koliko je organskog ugljenika zaključano u morskom dnu zbog Maillardove reakcije. Procenjuju da je to dovelo do toga da se oko 4 miliona metričkih tona organskog ugljenika svake godine zaključa u morsko dno. To je ekvivalentna težina oko 50 London Tover Bridgea.
Da bi testirali svoju teoriju, istraživači su pogledali šta se desilo sa jednostavnim organskim jedinjenjima kada se pomešaju sa različitim oblicima gvožđa i mangana u laboratoriji na 10° Celzijusa, na temperaturi morskog dna.
Analiza je otkrila da se „hemijski otisak prsta“ laboratorijskih uzoraka — koji su bili podvrgnuti Maillard reakciji — poklapa sa onima iz uzoraka sedimenta uzetih sa lokacija na morskom dnu širom sveta.
Ta analiza „otiska prsta“ sprovedena je u Diamond Light Source u Oksfordširu, sinhrotronu u Velikoj Britaniji koji generiše intenzivne snopove svetlosne energije da bi otkrio atomsku strukturu uzoraka.
Dr Burkhard Kaulich, glavni naučnik snopa snopa za skenirajuću rendgensku mikroskopiju (I08-SKSM) u Diamond Light Source, rekao je: „Naša napredna I08-SKSM instrumentacija sa svojom visokom stabilnošću, energijom i optičkom rezolucijom je razvijena i optimizovana da pomogne sonde za hemiju ugljenika i reakcije koje se odvijaju u sistemima životne sredine.
„Veoma smo ponosni što smo mogli da doprinesemo boljem razumevanju fundamentalnih hemijskih procesa uključenih u stvaranje složenih oblika života i klime na Zemlji.
Profesor Peacock iz Lidsa je rekao: „Izuzetno je uzbudljivo otkriti da su reaktivni minerali poput onih napravljenih od gvožđa i mangana u okeanu bili ključni u stvaranju stabilnih uslova neophodnih za razvoj života na Zemlji.
Lekcije naučene iz boljeg razumevanja geohemijskih procesa na Zemlji mogu se iskoristiti za iskorištavanje novih pristupa u borbi protiv savremenih klimatskih promena.
Dr Džejms Bredli, naučnik za životnu sredinu sa Univerziteta Kraljica Meri u Londonu i jedan od autora rada, rekao je: „Razumevanje složenih procesa koji utiču na sudbinu organskog ugljenika koji se taloži na morskom dnu je ključno za utvrđivanje kako se klimatske promene na Zemlji menjaju. kao odgovor i na prirodne procese i na ljudsku aktivnost, i pomažući čovečanstvu da bolje upravlja klimatskim promenama, budući da se primena i dugoročni uspeh tehnologija za hvatanje ugljenika oslanja na to da se ugljenik zaključa u stabilnim oblicima, a ne da se transformiše u ugljen-dioksid.“
