Земля

У первинній атмосфері Землі було менше блискавок, а значить, і шансів на зародження життя

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.

Блискавки як фактор абіогенезу / © NASA Astrobiology

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.

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.

Back to top button