Метеорити та вулкани наповнювали атмосферу ранньої Землі крихітними частинками металів. На їх поверхні могли протікати ті ж реакції, за допомогою яких сьогодні виробляють вуглеводні. Вони привели до появи простих органічних молекул, які стали першими попередниками майбутнього життя.
В атмосфері молодої Землі вільного кисню не було, зате в ній містилося чимало водню, вуглекислого і чадного газів. З них могли утворитися прості органічні молекули — попередники амінокислот, нуклеотидів та інших «цеглинок життя». Можливо, що каталізували такі реакції залізо та інші метали, якими наповнювали повітря падали на планету метеорити, і пил від викидів вулканів. Це продемонструвала нова робота вчених з Інституту астрономії Товариства Макса Планка. Їх стаття опублікована в журналі Scientific Reports.
Провідний автор роботи професор Олівер Трапп (Oliver Trapp) звернув увагу на технологію, яку давно і широко застосовують для промислового отримання вуглеводнів. В якості вихідних речовин процес Фішера-Тропша використовує оксиди вуглецю і водень, які були на ранній Землі в достатніх кількостях, а роль каталізатора грають перехідні метали, такі як залізо і нікель. Якщо подібні процеси колись протікали в атмосфері нашої планети, то джерелами металів могли служити метеорити і вулкани.
Для перевірки цієї гіпотези вчені поставили лабораторні експерименти зі зразками залізних і залізо-кам’яних метеоритів, а також пилу, зібраного при виверженні італійського вулкана Етна. У природних умовах вони можуть бути присутніми в повітрі у вигляді частинок різних розмірів: вулканічні — мікрометрових, метеоритні (які утворюються при випаровуванні тіла під час падіння через атмосферу) — мікро – і нанометрових. Тому вчені підготували більші частинки за допомогою млина, а дрібні — розчиненням зразків в кислоті.
Реакції проводили в атмосфері, що імітує умови ранньої Землі: в безкисневій атмосфері, що складається в основному з вуглекислого газу, водню і води, при підвищеному тиску і високій температурі. І дійсно, в присутності металевих частинок відбувалося утворення простих органічних сполук, включаючи ацетальдегід і формальдегід, які можуть служити основою для подальшого синтезу всіх «цеглинок життя»: амінокислот, нуклеотидів, цукрів і жирних кислот.
Таким чином, сьогодні відомий цілий ряд механізмів, які могли наповнити молоду Землю органікою і запустити хімічну еволюцію, що увінчалася появою перших протоклітин. Теорія і експерименти показали, що подібні реакції здатні протікати в околицях «чорних курців» (насичені мінералами гарячі джерела на дні океанів), в атмосфері — за участю сонячного ультрафіолету і розрядів блискавок, металевих метеоритів або потужних сонячних спалахів. Який саме з цих процесів працював насправді, поки не ясно: можливо, кожен з них зробив внесок у зародження життя на нашій планеті.