Крихітні блискавки і краплі води: названо ще одну теорію зародження життя на Землі

Історія нашої планети налічує понад 4,5 мільярда років і за цей час Земля встигла стати домівкою для неймовірної кількості видів. Але як саме раннє життя зародилося на Землі? На це питання вчені все ще не мають остаточної відповіді, проте існує кілька провідних теорій і тепер у цьому списку з'явилася ще одна, пише PHYS.org.

Нове дослідження було проведене командою зі Стенфордського університету і припускає, що життя на Землі могло розпочатися зовсім не з драматичного удару блискавки в океан, а з безлічі невеликих обмінів "мікроблискавками" між краплями від водоспадів, які падають, або хвиль, що розбиваються.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Результати дослідження показали, що вода, розпилена в суміш газів, які, ймовірно, присутні в ранній атмосфері Землі, може призвести до утворення органічних молекул зі зв'язками вуглецю й азоту, включно з урацилом — одним із компонентів ДНК і РНК.

Під час дослідження вченим вдалося виявити докази обговорюваної гіпотези Міллера-Юрі, яка стверджує, що життя на планеті почалося з удару блискавки. Ця теорія ґрунтується на експерименті 1952 року, який показує, що органічні сполуки могли утворюватися під час застосування електрики до суміші води й неорганічних газів.

У новій роботі вчені виявили, що водяні бризки, які виробляють невеликі електричні заряди, можуть виконувати роботу самі по собі та не потребують додаткової електрики. За словами старшого автора дослідження, професора природничих наук і хімії в Школі гуманітарних і природничих наук Стенфордського університету Річарда Заре, мікроелектричні розряди між протилежно зарядженими мікрокрапельками води створюють усі органічні молекули, які раніше спостерігалися в експерименті Мілера-Юрі. Тепер учені вважають, що новий механізм пребіотичного синтезу молекул, що складають будівельні блоки життя.

Наша планета утворилася близько 4,5 мільярда років тому і на початку свого шляху була неживою. Однак протягом кількох мільярдів років на планеті існувало безліч хімічних речовин, водночас майже повністю були відсутні органічні молекули зі зв'язками вуглецю-азоту, необхідними для білків, ферментів, нуклеїнових кислот, хлорофілу та інших сполук, з яких складаються живі істоти сьогодні.

Тривалий час учені не розуміли, як саме утворилися ці біологічні компоненти, проте експеримент Міллера-Юрі надав одне з можливих пояснень, а науковці, схоже, знайшли цьому докази. Експеримент припускає, що блискавка, яка вдарила в океан і взаємодіяла з ранніми газами планети, такими як метан, аміак і водень, могла створити ці органічні молекули.

Утім, критики цієї теорії вказали на те, що блискавки трапляються занадто рідко, а океан занадто великий і розсіяний, щоб це могло бути реальною причиною зародження життя на Землі. Під час нового дослідження вчені вивчили, як краплі води набувають різних зарядів під час розділення бризками або сплесками.

Результати вказують на те, що більші краплі часто несли позитивний заряд, а дрібніші — негативний. Ба більше, коли протилежно заряджені краплі наближалися одна до одної, між ними проскакували іскри.

Тепер автори дослідження називають ці заряди "мікроблискавками", оскільки процес пов'язаний з тим, як енергія накопичується і розряджається у вигляді блискавки в хмарах. Дослідники використовували високошвидкісні камери для документування спалахів світла, які важко виявити людським оком.

Крихітні блискавки може бути важко помітити неозброєним поглядом, але вони все ще несуть велику кількість енергії. Команда продемонструвала цю силу, спрямувавши струмені води кімнатної температури в газову суміш, що містить азот, метан, вуглекислий газ і аміак, які, як вважається, були присутні на ранній Землі.

Усе це призвело до утворення органічних молекул зі зв'язками вуглецю й азоту, включно з ціанистим воднем, амінокислотою гліцин та урацилом. Вчені вважають, що отримані ними результати фактично вказують на те, що зародження життя на Землі відбулося не обов'язково від ударів блискавок, цілком імовірно, причина в крихітних іскрах, які утворюються під час розбиття хвиль або водоспадів, що дали поштовх життю на цій планеті.

Раніше Фокус писав про те, що раннє життя на Землі радикально відрізнялося від нинішнього.