Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana Volumen 68, núm. 3, 2016, p. 599‒620 http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2016v68n3a13

Hydrothermal vents and prebiotic chemistry: a review

María Colín-García^1,2,*,Alejandro Heredia^2,3,Guadalupe Cordero^4,2, Antoni Camprubí¹, Alicia Negrón-Mendoza^2,3, Fernando Ortega-Gutiérrez^1,2, Hugo Beraldi², Sergio Ramos-Bernal^2,3

¹ Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 04510, Ciudad de México, México.
² SIOV, Seminario Interdisciplinario sobre el Origen de la Vida, Universidad Nacional Autónoma de México, 04510, Ciudad de México, México.
³ Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, 04510, Ciudad de México, México.
⁴ Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 04510, Ciudad de México, México.

^* This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Abstract

A hydrothermal system is an environment where there is a flow of hot fluids beneath and up to the surface of the Earth. Hydrothermal vents are systems whose heat source is the underlying magma or hot water generated by convection currents due to high thermal gradients. Hydrothermal fossil deposits have also been recognized in impact craters. Besides Earth, the other place in the Solar System that shows evidence of past impact-induced hydrothermal systems is Mars. The circulation of hydrothermal solutions and interaction with country rocks leads to the precipitation of different mineral phases. In fact, hydrothermal vents, due to their characteristics (redox potential, abundance of organic matter and the presence of certain minerals), have been proposed as places where chemical evolution could have occurred. In this article, a review of hydrothermal environments (submarine, subaerial and impact-induced) and their advantages and disadvantages as primitive environments is presented. Thus far, the synthesis of organic compounds in simulation experiments has been achieved, although the role of prebiotic processes in these environments is still ill-defined. The conditions accompanying white vents are perhaps the best suited for the synthesis of organic molecules; however, this synthesis could have also occurred around black vents, where favorable temperature gradients are present.

Keywords: Submarine hydrothermal vents, subaerial hydrothermal springs, impact cratering, chemical evolution, origin of life.

Resumen

Un sistema hidrotermal involucra la circulación de fluidos calientes a profundidades variables en la corteza terrestre, y hasta la superficie. Las fuentes hidrotermales son sistemas cuyas fuentes de calor son magmas subyacentes o bien gradientes térmicos de diverso origen, que generan corrientes de convección en las que circula agua caliente. Los depósitos hidrotermales fósiles también han sido reconocidos en los cráteres de impacto. Además de la Tierra, el otro lugar en el Sistema Solar que presenta evidencias de actividad hidrotermal inducida por impacto es Marte. El proceso de circulación de las soluciones hidrotermales y su interacción con las rocas encajonantes es capaz de precipitar diferentes fases minerales. Las fuentes hidrotermales se han reconocido por sus características (potencial redox, fuentes abundantes de materia orgánica y presencia de minerales característicos) como lugares en los que la evolución química pudiera haberse producido. En este artículo se presenta una revisión de los ambientes hidrotermales (submarinos, subaéreos y de impacto), sus ventajas y desventajas como ambientes relevantes para la química prebiótica. Hasta el momento se ha logrado la síntesis de compuestos orgánicos en experimentos de simulación, aunque el papel de estos ambientes en procesos prebióticos aún es parte de un fuerte debate. Las condiciones presentes en los manantiales submarinos blancos son, quizá, las más adecuadas para que se presentara la síntesis de moléculas orgánicas; sin embargo, también pudo darse esta síntesis en los alrededores de los manantiales negros, donde se encuentran gradientes de temperatura favorables.

Palabras clave: Manantiales hidrotermales submarinos, manantiales hidrotermales subaéreos, craterismo de impacto, evolución química, origen de la vida.