Солнце стало «зажигалкой» зарождения жизни на Земле, гласит новая гипотеза и эксперименты

Учёные продолжают спорить о том, что привело к зарождению биологической жизни на Земле, и это оставляет простор для новых гипотез. На днях была предложена ещё одна теория, главным действующим героем которой стало наше Солнце.

Источник изображения: NASA

В начале прошлого века была предложена гипотеза, что жизнь на Земле могла зародиться в первичном тёплом «супе» из химических элементов, когда в него ударяли молнии. Это вело к расщеплению молекул и к созданию новых химических соединений, что в итоге привело к естественному синтезу сначала аминокислот, а затем белков и далее по списку. Имитирующий подобный процесс эксперимент в 1953 году поставили учёные из Чикагского университета Стэнли Миллер (Stanley Miller) и Гарольд Юри (Harold Urey).

Исследователи заполнили герметичную камеру метаном, аммиаком, водой и молекулярным водородом — основными газами, которые, как считалось, преобладали в атмосфере ранней Земли. Затем через камеру пропускался высоковольтный электрический разряд, имитирующий удар молнии. Последующий анализ содержимого камеры показал, что там действительно образовалось около 20 аминокислот.

Сегодня учёные вынуждены заново пересматривать результаты эксперимента 70-летней давности. Наука узнала больше о вероятном химическом составе воздуха ранней Земли и к предыдущим данным необходимо относиться с осторожностью. Согласно современным воззрениям, аммиак (NH3) и метан (CH4) были намного менее распространены, а вместо них в атмосфере Земли присутствовали углекислый газ (CO2) и молекулярный азот (N2), для расщепления которых требуется больше энергии. Эти газы всё ещё могут давать аминокислоты, но в значительно меньших количествах.

Вопрос, где взять больше энергии, чем в грозовых разрядах? Кандидатами на эту роль были ударные волны от падающих на Землю метеоритов и ультрафиолетовое излучение Солнца. Астрофизик NASA Владимир Айрапетян — один из авторов статьи в свежем номере журнала Life с описанием новой гипотезы — предложил на роль «зажигалки» для жизни на Земле высокоэнергичные солнечные частицы.

Вместе с учёными из Японии на их стенде для изучения высокоэнергетических космических частиц они воссоздали вариант знаменитого эксперимента Миллера-Юри, только взяли другую смесь газов и ударяли по ней разогнанными на ускорителе протонами — имитаторами высокоэнергетических частиц Солнца. Также для контроля они пропускали через газ разряд тока, чтобы сравнить результаты с оригинальным экспериментом.

В герметичной камере находились углекислый газ, молекулярный азот, вода и разное количество метана (доля метана в ранней атмосфере Земли точно не определена, но считается, что она не очень большая). При обстреле газа протонами (солнечными частицами) образование аминокислот и карбоновых кислот было заметным уже при 0,5 % содержания метана в смеси. Электрические разряды давали соединения аминокислот, начиная с концентрации метана от 15 % в смеси, но их всё равно было на шесть порядков меньше, чем при облучении энергичными частицами.

Эксперимент показал, что у молний меньше шансов создать жизнь на Земле в сходных условиях, тогда как высокоэнергетические солнечные частицы на такое оказываются способны.

Более того, наблюдения за тысячами похожих на Солнце звёзд позволяют предположить, что во времена ранней Земли Солнце светило на 30 % слабее, чем сегодня. Более холодный климат подразумевает меньшую частоту возникновения гроз, что ещё сильнее увеличивает шансы Солнца оказаться главным кандидатом на роль «зажигалки» земной жизни. В те времена вспышки на Солнце происходили гораздо чаще, а супервспышки, когда магнитосфера Земли не могла до конца удержать поток высокоэнергичных частиц, случались каждые 3–10 дней. Сегодня например, событие подобной интенсивности происходит один раз в 100 лет.

Высочайшая активность Солнца и чуть более холодный климат Земли — вот сочетание, при котором на Земле могла возникнуть жизнь.