211service.com
Kaip žaibas galėtų paaiškinti gyvybės kilmę Žemėje ir kitur
Johannesas Plenio/Pexelsas
Gyvybės ieškojimas kitose planetose labai panašus į maisto gaminimą. (Sekundėlę pabūkite su manimi.) Galite turėti visus ingredientus vienoje vietoje – vandenį, šiltą klimatą ir tirštą atmosferą, tinkamas maistines medžiagas, organines medžiagas ir energijos šaltinį, bet jei neturite jokių procesų. arba sąlygos, kurios iš tikrųjų gali ką nors padaryti su tais ingredientais, jūs tiesiog turite krūvą žaliavų, kurios niekur nedingsta.
Taigi kartais gyvenimui reikia įkvėpimo kibirkšties – o gal net kelių trilijonų. Naujas tyrimas, paskelbtas Nature Communications teigia, kad žaibas galėjo būti pagrindinis komponentas, kad organizmai galėtų naudoti fosforą, kai gyvybė Žemėje atsirado maždaug prieš 3,5 milijardo metų. Fosforas yra būtinas gaminant DNR, RNR, ATP (visos žinomos gyvybės energijos šaltinį) ir kitus biologinius komponentus, tokius kaip ląstelių membranos.
Šis tyrimas iš tikrųjų buvo sėkmingas atradimas, sako Benjaminas Hessas, Jeilio universiteto mokslininkas ir pagrindinis naujojo straipsnio autorius. Tai atveria naujas galimybes rasti gyvybę į Žemę panašiose planetose .
Tai ne pirmas kartas, kai žaibas siūlomas kaip gyvybiškai svarbi gyvybės Žemėje dalis. Laboratoriniai eksperimentai parodė, kad organinėse medžiagose, kurias gamina žaibas, galėjo būti pirmtakų junginių, tokių kaip aminorūgštys (kurie gali susijungti ir sudaryti baltymus).
Tačiau šiame naujame tyrime žaibo vaidmuo aptariamas kitaip. Didelis klausimas, kurį visada svarstė mokslininkai, yra susijęs su tuo, kaip ankstyvoji gyvybė Žemėje pateko į fosforą. Nors prieš milijardus metų buvo daug vandens ir anglies dioksido, su kuriais buvo galima dirbti, fosforas buvo suvyniotas į netirpias, nereaguojančias uolienas. Kitaip tariant, fosforas iš esmės buvo užrakintas visam laikui.
Kaip organizmai galėjo pasiekti šį esminį elementą? Vyravo teorija, kad meteoritai į Žemę tiekė fosforą mineralo, vadinamo šreibersitu, pavidalu, kuris gali ištirpti vandenyje, todėl gyvybės formos gali jį naudoti. Didelė šios idėjos problema yra ta, kad kai gyvybė prasidėjo daugiau nei prieš 3,5–4,5 milijardo metų, meteoritų poveikis eksponentiškai mažėjo. Planetai gyvybei palaikyti reikėjo daug fosforo turinčio šreibersito. Be to, meteoritų smūgiai taip pat būtų buvę pakankamai destruktyvūs, kad per anksti užmuštų besiformuojančią gyvybę (žr.: dinozaurus) arba išgaruotų didžioji dalis pristatomo šreibersito.
Hessas ir jo kolegos mano, kad rado sprendimą. Šreibersitas taip pat randamas stiklo medžiagose, vadinamose fulguritais, kurie susidaro apšvietimui patekus į Žemę. Kai susidaro fulguritas, jis įtraukia fosforą iš sausumos uolienų. Ir jis tirpsta vandenyje.
Naujojo tyrimo autoriai surinko fulguritą, susidarantį 2016 m. Ilinojaus valstijoje trenkus į žemę apšvietimui, iš pradžių tik norėdami ištirti ekstremalaus blyksnio šildymo, išlikusio tokio tipo mėginiuose, poveikį. Jie nustatė, kad fulgurito mėginys buvo pagamintas iš 0,4% šreibersito.
Iš ten beliko apskaičiuoti, kiek šreibersito galėjo pagaminti žaibas prieš milijardus metų, maždaug tuo metu, kai Žemėje atsirado pirmoji gyvybė. Yra daugybė literatūros, kurioje vertinami senoviniai atmosferos anglies dioksido kiekiai, lėmę žaibo smūgius. Supratusi, kaip anglies dvideginio kiekio tendencijos koreliuoja su žaibo smūgiais, komanda naudojo šiuos duomenis, kad nustatytų, kiek žaibo tuomet būtų buvę.
Hessas ir kolegos nustatė, kad trilijonai žaibo smūgių kasmet galėjo pagaminti nuo 110 iki 11 000 kilogramų šreibersito. Per tiek laiko ši veikla turėjo padaryti pakankamai fosforo, kad paskatintų gyvus organizmus augti ir daugintis – ir daug daugiau, nei būtų gauta susitrenkus meteoritui.
Tai įdomūs dalykai norint suprasti Žemės istoriją, bet taip pat atveria naują požiūrį į gyvenimą kitur. Tai mechanizmas, kuris gali veikti planetose, kuriose meteoritų smūgiai tapo reti, sako Hessas. Šis visą gyvenimą trunkančio žaibo modelis taikomas tik sekliuose vandenyse – žaibas turi gaminti fulguritą tose vietose, kuriose jis gali tinkamai ištirpti, kad išsiskirtų fosforas, bet kur jis nepasimes didžiuliame vandens telkinyje. Tačiau ši riba nebūtinai gali būti blogas dalykas. Tuo metu, kai astrobiologija yra apsėsta vandenynų pasaulių, tyrimas vėl sutelkia dėmesį į tokias vietas kaip Marsas, kurios nebuvo panardintos į pasaulinius vandenis.
Kad būtų aišku, tyrimas nerodo, kad meteoritų smūgiai neturi jokio vaidmens, kad fosforas būtų prieinamas gyvybei. Hessas pabrėžia, kad kiti mechanizmai, pavyzdžiui, hidroterminės angos, gali tiesiog apeiti meteoritų ar žaibo poreikį.
Ir galiausiai, daugiau nei prieš 3,5 milijardo metų Žemė atrodė ne taip, kaip šiandien. Nėra visiškai aišku, ar buvo pakankamai uolienų, veikiančių ore, kur į ją galėjo trenkti žaibas ir pradėti gaminti šreibersitas, kad būtų galima gauti fosforo.
Hessas ketina leisti kitiems mokslininkams spręsti šiuos klausimus, nes tyrimas nepriklauso jo įprastiniam darbui. Tačiau aš tikiuosi, kad tai privers žmones atkreipti dėmesį į fulguritus ir toliau išbandyti šių mechanizmų gyvybingumą, sako jis. Tikiuosi, kad mūsų tyrimai padės mums svarstyti, ar ieškoti gyvybės seklioje vandens aplinkoje, kaip šiuo metu esame Marse.