Експерименти показали, що сонячні частинки, стикаючись з газами в ранній атмосфері Землі, можуть утворювати будівельні елементи білків і органічного життя. Дослідження опубліковано в журналі Life.
Група дослідників під керівництвом Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА розробила нову теорію, яка пояснює походження життя на Землі. У серії експериментів дослідники показали, що під впливом енергетичних частинок з «суперспалахів» на Сонці в стародавній атмосфері планети могли формуватися амінокислоти і карбонові кислоти — основні будівельні елементи білків і живих клітин.
Нова робота заснована на попередньому дослідженні, опублікованому у 2016 році. У серії спостережень за далекими зірками на різних стадіях їх життєвого циклу, астрофізики показали, що протягом перших 100 мільйонів років існування Землі Сонце було приблизно на 30% тьмяним. При цьому «суперспалахи» — потужні виверження в атмосфері зірки, які зараз відбуваються приблизно раз в 100 років, — повинні були вивергатися кожні 3 – 10 днів.
Потужний спалах на Сонці, супроводжуваний корональним викидом маси. Зображення: NASA’s Goddard Space Flight Center
Такі викиди на Сонці запускали потік заряджених високоенергетичних частинок, що рухаються зі швидкістю близькою до швидкості світла. Регулярно стикаючись з атмосферою Землі, вони запускали різні хімічні реакції. Дослідники змоделювали вплив цього процесу на гази, що містилися в атмосфері нашої планети.
Дослідники створили суміш газів, відповідну уявленням вчених про атмосферу ранньої Землі. Вони об’єднали вуглекислий газ, молекулярний азот, воду і метан. При цьому, оскільки точний зміст останнього невідомо, дослідники експериментували з сумішами з різною концентрацією. У прототип атмосфери вчені стріляли протонами, щоб імітувати сонячні спалахи, або впливали на нього за допомогою електричних розрядів, відтворюючи вплив блискавок.
Опромінення за допомогою протонів призводило до утворення обумовленої кількості амінокислот і карбонових кислот, якщо частка метану перевищувала 0,5% від загального обсягу суміші. При цьому під впливом електричних іскор потрібні речовини з’являлися тільки при концентрації близько 15% і формувалися набагато повільніше.
Вплив спалахів на молодій зірці на розвиток життя на Землі. Відео: NASA’s Goddard Space Flight Center
У 1953 році Стенлі Міллер з Чиказького університету в серії експериментів показав, що під впливом електричних розрядів з газів первинної атмосфери могли формуватися амінокислоти. Відтоді активність блискавок на ранній Землі вважалися ключовою гіпотезою теорії про походження життя.
Однак відтоді вчені переглянули уявлення про умови на ранній Землі: аналіз показав, що вміст аміаку і метану був набагато нижчий, ніж в експериментах Міллера. Замість них повітря становили вуглекислий газ і молекулярний азот, яким потрібно більше енергії для розпаду. Крім того, при тьмяному Сонці грозові хмари і блискавки повинні були формуватися рідше. У цих умовах результати останнього дослідження показують, що сонячні спалахи здаються більш ефективним джерелом енергії для запуску хімічних реакцій, ніж блискавки.