Зараз вчені майже впевнені, що життя зародилося саме на Землі. Цьому передувало мимовільна поява біологічних молекул, для яких було потрібно багато енергії. Ймовірно, її джерелом служили стародавні блискавки – проте нове дослідження показало, що їх спочатку могло бути не так вже й багато.
У 1952 році юний аспірант Стенлі Міллер і його маститий, який вже отримав Нобелівську премію науковий керівник Гарольд Юрі провели епохальний експеримент. У парі з’єднаних скляних колб вони відтворили умови, які нібито існували на Землі 3,8 мільярда років тому: хімічний склад газів, високу температуру і електричні розряди. Вчені вважали, що цього було достатньо для мимовільної появи перших біологічних молекул на млявій в цей час Землі.
Експеримент Міллера – Юрі увінчався небувалим успіхом: їх апарат тут же виробив кілька амінокислот, будівельних блоків для білків. У підсумку нікому не відомий аспірант Міллер тут же виявився єдиним автором статті в провідному науковому журналі Science (небувале досягнення для молодого вченого) і потрапив на передовиці світових ЗМІ.
Однак з часом вчені засумнівалися, що той досвід був проведений коректно. В якості газової суміші Міллер і Юрі використовували метан і аміак, проте пізніше дослідники прийшли до висновку, що перша атмосфера Землі насправді складалася головним чином з вуглекислого газу та азоту.
Тепер по знаменитому досліду, який свого часу потрапив на передовицю The New York Times, завдано ще один серйозний удар: з нової публікації випливає, що первинна атмосфера не надто сприяла виникненню блискавок. Отже, для появи перших біологічних молекул знадобилося більше часу, ніж вважали раніше. Це означає і певні труднощі для зародження життя.
- У Львові працює томограф для дерев — визначають аварійні дерева
- Земне ядро протікає в мантію останні 2,5 мільярда років
Електрони, учасники всіх без винятку хімічних процесів, по-різному поводяться в різних середовищах. Тому в суміші метану з аміаком або вуглекислоти з азотом хімічні перетворення відбуваються по-різному. Відкритим залишалося питання, наскільки різниться в таких сумішах поведінка електричних розрядів. Очевидно, відмінності могли вплинути на хід абіогенезу — поява першого життя з неживої матерії.
Щоб розібратися з цим, Крістоф Кйон (Christoph Кеhn) і його колеги з технічного університету Данії створили модель, що описує ймовірність виникнення стримера – початкового етапу формування блискавки. Виявляється, в атмосфері вуглекислого газу цей процес відбувається повільніше.
“По суті, в атмосфері з високим вмістом азоту і сполук вуглецю для виникнення електричного розряду потрібна велика різниця потенціалів”, – зазначив Кйон.
Річ у тім, що в таких умовах електрони рідше стикаються: це призводить до більш повільного накопичення електричних зарядів, достатніх для утворення розрядів. Переносячи цей результат на давню атмосферу, вчені роблять висновок: на юній Землі могло бути помітно менше блискавок. Це означає і меншу ймовірність абіогенезу.
«Якщо електричні розряди дійсно брали участь в появі перших пребіотичних молекул, нам потрібно як слід розібратися з тим, що відбувалося в той час, — продовжує Кйон. – Як і раніше залишається велике питання: як все ж виникли всі ті пребіотичні сполуки?»
Нова робота данських дослідників – лише початок. Вона присвячена тільки одному з початкових етапів виникнення блискавки, в подальших планах колективу — вивчення інших стадій цього складного процесу, а також моделювання його зв’язку з хімічними перетвореннями.