Kā zibens spērieni varētu izskaidrot dzīvības izcelsmi uz Zemes un citur

Johanness Plenio/Peksels

Dzīvības meklēšana uz citām planētām līdzinās ēdiena gatavošanai. (Paciet man vienu sekundi.) Visas sastāvdaļas var atrast vienuviet — ūdens, silts klimats un bieza atmosfēra, atbilstošas ​​barības vielas, organiskie materiāli un enerģijas avots — bet, ja jums nav nekādu procesu. vai apstākļi, kas faktiski var kaut ko darīt ar šīm sastāvdaļām, jums vienkārši ir daudz izejvielu, kas nekur nenonāk.

Tāpēc dažreiz dzīvei ir vajadzīga iedvesmas dzirksts vai varbūt vairāki triljoni. Jauns pētījums, kas publicēts Nature Communications liecina, ka zibens varēja būt galvenais komponents fosfora nodrošināšanā organismiem, kad dzīvība uz Zemes parādījās pirms aptuveni 3,5 miljardiem gadu. Fosfors ir būtisks DNS, RNS, ATP (visas zināmās dzīvības enerģijas avota) un citu bioloģisko komponentu, piemēram, šūnu membrānu, veidošanā.

Šis pētījums patiesībā bija laimīgs atklājums, saka Bendžamins Hess, Jēlas universitātes pētnieks un jaunā dokumenta vadošais autors. Tas paver jaunas iespējas dzīvības atrašana uz Zemei līdzīgām planētām .

Šī nav pirmā reize, kad zibens tiek uzskatīts par būtisku daļu no tā, kas padarīja dzīvību iespējamu uz Zemes. Laboratorijas eksperimenti ir parādījuši, ka zibens radītie organiskie materiāli varēja ietvert prekursoru savienojumus, piemēram, aminoskābes (kas var savienoties, veidojot olbaltumvielas).

Tomēr šajā jaunajā pētījumā zibens loma tiek apspriesta citādā veidā. Liels jautājums, ko zinātnieki vienmēr ir domājuši, ir saistīts ar veidu, kā agrīnā dzīvība uz Zemes ieguva fosforu. Lai gan pirms miljardiem gadu bija pieejams daudz ūdens un oglekļa dioksīda, ar ko strādāt, fosfors bija iesaiņots nešķīstošos, nereaģējošos iežos. Citiem vārdiem sakot, fosfors būtībā tika bloķēts uz visiem laikiem.

Kā organismi piekļuva šim būtiskajam elementam? Dominējošā teorija ir tāda, ka meteorīti nogādāja Zemi fosforu minerāla, ko sauc par šreibersītu, veidā, kas var izšķīst ūdenī, padarot to viegli pieejamu dzīvības formām. Šīs idejas lielā problēma ir tā, ka pirms vairāk nekā 3,5 līdz 4,5 miljardiem gadu dzīvības aizsākšana meteorītu ietekme eksponenciāli samazinājās. Planētai dzīvības uzturēšanai bija nepieciešams daudz fosforu saturoša šreibersīta. Un meteorītu triecieni arī būtu bijuši pietiekami postoši, lai priekšlaicīgi iznīcinātu topošo dzīvību (skat.: dinozaurus) vai iztvaicētu lielāko daļu piegādātā šreibersīta.

Hess un viņa kolēģi uzskata, ka ir atraduši risinājumu. Šreibersīts ir atrodams arī stikla materiālos, ko sauc par fulgurītiem, kas veidojas, apgaismojumam nonākot Zemē. Kad veidojas fulgurīts, tajā tiek iekļauts fosfors no sauszemes iežiem. Un tas šķīst ūdenī.

Jaunā pētījuma autori savāca fulgurītu, kas tika iegūts, apgaismojumam trāpot zemei ​​Ilinoisā 2016. gadā, sākotnēji tikai tāpēc, lai izpētītu ārkārtējas zibspuldzes sildīšanas ietekmi, kas saglabājusies šādos paraugos. Viņi atklāja, ka fulgurīta paraugs bija izgatavots no 0,4% šreibersīta.

No turienes atlika tikai aprēķināt, cik daudz šreibersīta varēja saražot zibens pirms miljardiem gadu, aptuveni tajā laikā, kad uz Zemes parādījās pirmā dzīvība. Ir daudz literatūras, kurā novērtēts senais atmosfēras oglekļa dioksīda līmenis, kas ir zibens spērienu veicinošs faktors. Apbruņojoties ar izpratni par to, kā oglekļa dioksīda tendences korelē ar zibens spērieniem, komanda izmantoja šos datus, lai noteiktu, cik daudz zibens tolaik būtu bijis izplatīts.

Hess un kolēģi konstatēja, ka triljoniem zibens spērienu katru gadu varēja iegūt 110 līdz 11 000 kilogramu šraibersīta. Šajā laika posmā šai darbībai vajadzēja padarīt pieejamu pietiekami daudz fosfora, lai mudinātu dzīvos organismus augt un vairoties, un daudz vairāk, nekā tas būtu radīts meteorītu trieciena rezultātā.

Tas ir interesanti, lai izprastu Zemes vēsturi, taču tas arī paver jaunu skatījumu uz domāšanu par dzīvi citur. Tas ir mehānisms, kas var darboties uz planētām, kur meteorītu triecieni ir kļuvuši reti, saka Hess. Šis mūža zibens modelis ir paredzēts tikai vidēm ar sekliem ūdeņiem — zibenim ir jārada fulgurīts vietās, kur tas var pareizi izšķīst, lai atbrīvotu fosforu, bet kur tas nepazudīs plašā ūdenstilpē. Bet šis ierobežojums var nebūt slikts. Laikā, kad astrobioloģija ir apsēsta ar okeānu pasaulēm, pētījums atkal pievērš uzmanību tādām vietām kā Marss, kas nav iegremdētas globālajos ūdeņos.

Lai būtu skaidrs, pētījums neliecina, ka meteorītu ietekmei nav nekādas nozīmes fosfora padarīšanā dzīvībai pieejamu. Un Hess uzsver, ka citi mehānismi, piemēram, hidrotermiskās atveres, var vienkārši apiet vajadzību pēc meteorītiem vai zibens.

Un visbeidzot, pirms vairāk nekā 3,5 miljardiem gadu Zeme neizskatījās tā, kā izskatās šodien. Nav pilnīgi skaidrs, vai gaisā bija pietiekami daudz iežu, kur to varēja trāpīt zibens un izraisīt šreibersīta veidošanos, lai padarītu fosforu pieejamu.

Hess ļaus citiem zinātniekiem risināt šos jautājumus, jo pētījums ir ārpus viņa parastā darba. Bet es ceru, ka tas liks cilvēkiem pievērst uzmanību fulgurītiem un tālāk pārbaudīt šo mehānismu dzīvotspēju, viņš saka. Es ceru, ka mūsu pētījumi mums palīdzēs, apsverot, vai meklēt dzīvību sekla ūdens vidē, kā mēs šobrīd atrodamies uz Marsa.

paslēpties