Життя на Землі могло початися зі спалаху блискавки. Ні, заблукала блискавка буквально не оживила перших у світі мікробів. Але згідно з новим дослідженням, трильйони ударів блискавок за мільярд років ранньої історії Землі, можливо, допомогли відкрити важливі сполуки фосфору, які проклали шлях для життя на Землі, інформує Ukr.Media.
"У нашому дослідженні ми вперше показуємо, що удари блискавки, ймовірно, були значним джерелом реактивного фосфору на Землі приблизно в той час, коли утворилося життя [3,5-4,5 мільярда років тому]", — сказав провідний автор дослідження Бенджамін Хесс, аспірант на факультеті наук про Землю і планети Єльського університету. "Отже, удари блискавки могли зіграти роль у забезпеченні фосфором для виникнення життя на Землі".
Як грім серед ясного неба веде до земного життя? Вся справа в фосфорі — або, скоріше, в органічних матеріалах, які атоми фосфору можуть утворювати в поєднанні з іншими життєво важливими елементами.
Візьмемо, наприклад, фосфати — іони, що складаються з трьох атомів кисню і одного атома фосфору, які мають вирішальне значення для всіх відомих форм життя. Фосфати утворюють основу ДНК, РНК і АТФ (головне джерело енергії для клітин) і є основними компонентами кісток, зубів і клітинних мембран.
Але близько 4 мільярдів років тому, хоча, ймовірно, в атмосфері було багато води і вуглекислого газу, з якими можна було працювати, які також необхідні для основних молекул життя, велика частина природного фосфору планети була пов'язана в нерозчинній породі, і її неможливо було об'єднати в органічні фосфати. Як же тоді Земля придбала ці важливі з'єднання?
Згідно з однією теорією, рання Земля отримувала фосфор від метеорів, що несуть мінерал під назвою шрейберзит, який частково складається з фосфору, який розчинний у воді; згідно з новим дослідженням, якщо безліч шрейберзитових метеоритів впадуть на Землю за мільйони або мільярди років, тоді в концентровану область може бути випущено достатньо фосфору, щоб створити правильні умови для біологічного життя.
Однак приблизно від 3,5 до 4,5 мільярдів років тому, коли на Землі з'явилося життя, кількість ударів метеорів по Землі впало "експоненціально", оскільки більшість планет і місяців нашої Сонячної системи в значній мірі сформувалися, сказав Хесс. Цей факт ускладнює теорію міжзоряного фосфору.
"Однак є ще один спосіб зробити шрайберзіт прямо тут, на землі", — сказав Хесс. "Все, що для цього потрібно, — це трохи землі, хмара і кілька трильйонів розрядів блискавок".
Удари блискавки можуть нагрівати поверхні майже до 2760 градусів за Цельсієм, створюючи нові мінерали, яких раніше не було. У новому дослідженні Хесс та його колеги вивчили вражений блискавкою шматок породи, званий фульгурітом, який раніше був розкопаний в Іллінойсі. Команда виявила, що маленькі кульки шрейберзиту сформувалися всередині породи разом з безліччю інших склоподібних мінералів.
Маючи попередні докази того, що удари блискавки можуть створити багатий фосфором шрейберзит, команда потім повинна була обчислити, чи могли блискавки вразити ранню Землю, щоб викинути значну кількість елемента в навколишнє середовище. Використовуючи моделі ранньої атмосфери Землі, дослідники підрахували, скільки ударів блискавок могло падати на планету щороку.
Сьогодні близько 560 мільйонів розрядів блискавок блищать над планетою на рік; 4 мільярди років тому, коли атмосфера Землі була значно багатшою парниковим газом CO2 (і, отже, більш гарячою і більш схильною до штормів), ймовірно, що від 1 до 5 мільярдів розрядів блискавок спалахували щорічно, підрахувала команда. Команда підрахувала, що з цих блискавок щорічно від 100 мільйонів до 1 мільярда вдаряють по суші (інші випускаються над океанами).
За словами Хесса, за мільярд років до квінтільйона (1 з 18 нулями) ударів блискавок могло вразити нашу молоду планету, кожен з яких виділяв трохи корисного фосфору. Команда підрахувала, що між 4,5 і 3,5 мільярдами років тому одні удари блискавки могли дати Землі від 250 до 25 000 фунтів фосфору (від 110 до 11 000 кг) на рік.
Це величезний діапазон, в який закладена велика невпевненість в умовах ранньої Землі. Але Хесс сказав, що навіть найнижча кількість фосфору могла мати значення для виникнення життя.
Чи потрапляла блискавка на досить незахищені землі на ранній Землі, щоб вплинути на життя, — це питання, на яке неможливо повністю відповісти. Проте нове дослідження показує, що математично це було принаймні можливо.
Дослідники дійшли висновку, що комбінація ударів астероїдів і ударів блискавки в кінцевому підсумку дала Землі фосфор, необхідний для створення перших біологічних молекул, таких як ДНК і РНК. Але при подальших дослідженнях раннього земного життя слід подбати про те, щоб не вразити блискавку на літописі.
