Первые элементы жизни на Земле могли образоваться благодаря солнечным извержениям
587

Первые элементы жизни на Земле могли образоваться благодаря солнечным извержениям

Чтобы понять происхождение жизни, многие ученые пытаются объяснить, как образовались аминокислоты, сырье, из которого образовались белки и вся клеточная жизнь. Самое известное предположение возникло в конце 1800-х годов, когда ученые предположили, что жизнь могла зародиться в «теплом маленьком пруду»: супе химических веществ, питаемых молнией, теплом и другими источниками энергии, которые могут смешиваться в концентрированных количествах для образуют органические молекулы.


В 1953 году Стэнли Миллер из Чикагского университета попытался воссоздать эти первобытные условия в лаборатории. Миллер заполнил закрытую камеру метаном, аммиаком, водой и молекулярным водородом — газами, которые, как считается, преобладали в ранней атмосфере Земли — и неоднократно зажигал электрическую искру, имитируя молнию. Через неделю Миллер и его научный руководитель Гарольд Юри проанализировали содержимое камеры и обнаружили, что образовалось 20 различных аминокислот.

Первые элементы жизни на Земле могли образоваться благодаря солнечным извержениям


Это было большим откровением. Из основных компонентов атмосферы ранней Земли можно синтезировать эти сложные органические молекулы

— Владимир Айрапетян, астрофизик из Центра космических полетов НАСА в Гринбелте и соавтор научной работы.

Последние 70 лет усложнили эту интерпретацию. Теперь ученые считают, что аммиака (NH3) и метана (CH4) было гораздо меньше; вместо этого воздух Земли был наполнен двуокисью углерода (CO2) и молекулярным азотом (N2), для разрушения которых требуется больше энергии. Эти газы все еще могут давать аминокислоты, но в значительно меньших количествах.

В поисках альтернативных источников энергии некоторые ученые указали на ударные волны от падающих метеоров. Другие ссылались на солнечное ультрафиолетовое излучение. Айрапетян, используя данные миссии НАСА «Кеплер», указал на новую идею: энергичные частицы нашего Солнца.

«Кеплер» наблюдал за далекими звездами на разных стадиях их жизненного цикла, но его данные дают намеки на прошлое нашего Солнца. В 2016 году Айрапетян опубликовал исследование, в котором предполагалось, что в течение первых 100 миллионов лет существования Земли Солнце было примерно на 30% тусклее. Но солнечные «супервспышки» — мощные извержения, которые мы сегодня наблюдаем только раз в 100 лет или около того, — происходили раз в 3-10 дней. Эти супервспышки запускают частицы с околосветовой скоростью, которые регулярно сталкиваются с нашей атмосферой, запуская химические реакции. Энергия молодого Солнца — 4 миллиарда лет назад — помогла создать молекулы в атмосфере Земли, которые позволили ей достаточно нагреться, чтобы зародилась жизнь.



Доктор Кобаяши, профессор химии, провел последние 30 лет, изучая химию пребиотиков. Он пытался понять, как галактические космические лучи — поступающие частицы из-за пределов нашей Солнечной системы — могли повлиять на атмосферу ранней Земли.

Айрапетян, Кобаяши и их сотрудники создали смесь газов, соответствующую атмосфере ранней Земли, как мы ее понимаем сегодня. Они объединили углекислый газ, молекулярный азот, воду и некоторое количество метана. (Доля метана в ранней атмосфере Земли неизвестна, но считается низкой.) Они стреляли в газовые смеси протонами (имитация солнечных частиц) или поджигали их искровыми разрядами (имитация молнии), воспроизводя эксперимент Миллера-Юри для сравнения.

Пока доля метана превышала 0,5%, смеси, обстрел протонами (солнечными частицами), производил определяемые количества аминокислот и карбоновых кислот. Но искровые разряды (молнии) требовали концентрации метана около 15%, прежде чем вообще образовались какие-либо аминокислоты.

И даже при 15% метана скорость производства аминокислот молнией в миллион раз меньше, чем протонами. Протоны также имеют тенденцию производить больше карбоновых кислот (предшественников аминокислот), чем те, которые зажигаются искровыми разрядами

— Владимир Айрапетян.

При прочих равных условиях солнечные частицы кажутся более эффективным источником энергии, чем молния. Но все остальное, вероятно, не было похожим, предположил Айрапетян. Миллер и Юри считали, что молния была столь же обычным явлением во времена «теплого маленького пруда», как и сегодня. Но молния, исходящая от грозовых облаков, образованных восходящим теплым воздухом, была бы на 30% более редкой при тусклом Солнце.

В холодных условиях у вас никогда не бывает молний, ​​а ранняя Земля находилась под довольно слабым Солнцем. Это не говорит, что синтез аминокислот не мог произойти из-за молнии, но теперь молнии кажутся менее вероятными, а солнечные частицы — более

— Владимир Айрапетян.

Эксперименты показывают, что наше активное молодое Солнце могло стать катализатором предшественников жизни вероятнее и, возможно, раньше, чем мы считали до этого.
Наши новостные каналы

Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.

Рекомендуем для вас