Badania sugerują że miliardy piorunów mogły zapoczątkować życie na Ziemi

Życie na Ziemi mogło zacząć się od błyskawicy .

Według nowego badania opublikowanego we wtorek (16 marca) w czasopiśmie Nature Communications, biliony uderzeń piorunów w ciągu miliarda lat wczesnej historii Ziemi mogły pomóc w odblokowaniu kluczowych związków fosforu, które utorowały drogę życiu na Ziemi.

„W naszych badaniach po raz pierwszy pokazujemy, że uderzenia pioruna były prawdopodobnie znaczącym źródłem reaktywnego fosforu na Ziemi mniej więcej w czasie, gdy powstało życie [3,5 do 4,5 miliarda lat temu]”, powiedział główny autor badań Benjamin Hess, doktorant na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetarnym Uniwersytecie Yale. „Uderzenia piorunów mogły więc odegrać rolę w dostarczaniu fosforu do powstania życia na Ziemi”.

Zbombardowany życiem?

W jaki sposób pioruny sprowadziły życia na Ziemi? Chodzi o fosfor – a raczej materiały organiczne, które atomy fosforu mogą wytwarzać w połączeniu z innymi pierwiastkami biologicznie niezbędnymi.

Weźmy na przykład fosforany – jony złożone z trzech atomów tlenu i jednego atomu fosforu, które są kluczowe dla wszystkich znanych nam form życia. Fosforany tworzą kręgosłup DNA , RNA i ATP (główne źródło energii dla komórek) i są głównymi składnikami kości, zębów i błon komórkowych.

Ale około 4 miliardy lat temu, podczas gdy prawdopodobnie w atmosferze było dużo wody i dwutlenku węgla, które są również niezbędne dla podstawowych molekuł życia, większość naturalnego fosforu na planecie była związana w nierozpuszczalnych skałach. Jak więc Ziemia pozyskała organiczne fosforany?

Jedna z teorii głosi, że wczesna Ziemia otrzymywała fosfor z meteorów niosących minerał zwany schreibersytem, ​​który jest częściowo wykonany z fosforu i jest rozpuszczalny w wodzie; według nowych badań, gdyby mnóstwo meteorytów schreibersytowych uderzyło w Ziemię przez miliony lub miliardy lat, do skoncentrowanego obszaru mogłaby zostać uwolniona wystarczająca ilość fosforu, aby stworzyć odpowiednie warunki dla życia biologicznego.

Jednak około 3,5 miliarda do 4,5 miliarda lat temu, kiedy pojawiło się życie na Ziemi, tempo uderzeń meteorytów na Ziemię spadło „wykładniczo”, ponieważ większość planet i księżyców naszego Układu Słonecznego w większości nabrała kształtów, powiedział Hess. Fakt ten komplikuje międzygwiazdową teorię fosforu.

Jednak istnieje inny sposób, aby stworzyć schreibersyt tutaj, na Ziemi, powiedział Hess. Wystarczy trochę ziemi, chmura i kilka bilionów uderzeń piorunów.

Główny korpus lub „pień” badanego fulgurytu, czyli szkła utworzonego w wyniku uderzenia pioruna. Zespół znalazł wewnątrz ślady schreibersytu, co sugeruje, że piorun mógł dostarczyć ważnych związków fosforu na wczesną Ziemię.(Zdjęcie: Benjamin Hess)

Miliardy błyskawic

Uderzenia piorunów mogą rozgrzać powierzchnie do prawie 2760 stopni Celsjusza, tworząc nowe minerały, których wcześniej nie było. W nowym badaniu Hess i jego koledzy zbadali “stworzoną” przez piorun bryłę skały, zwaną fulgurytem, ​​którą wcześniej wydobyto w Illinois. Zespół odkrył, że w skale utworzyły się małe kulki schreibersytu wraz z wieloma innymi szklistymi minerałami.

Mając wstępny dowód na to, że uderzenia pioruna mogą stworzyć schreibersyt bogaty w fosfor, zespół musiał następnie obliczyć, czy wystarczająca ilość piorunów mogła uderzyć we wczesną Ziemię, aby uwolnić znaczną ilość pierwiastka do środowiska. Korzystając z modeli wczesnej atmosfery Ziemi, naukowcy oszacowali, ile uderzeń piorunów mogło spadać na planetę każdego roku.

Obecnie około 560 milionów piorunów uderza w planetą rocznie; zespół obliczył, że 4 miliardy lat temu, kiedy atmosfera ziemska była znacznie bogatsza w gaz cieplarniany CO2 (a zatem gorętsza i bardziej podatna na burze), prawdopodobne jest, że co roku w ziemie uderzało od 1 miliarda do 5 miliardów piorunów. Zespół oszacował, że spośród tych piorunów każdego roku od 100 milionów do 1 miliarda piorunów uderzało w ląd (reszta uderzała w oceany).

Hess powiedział, że przez ponad miliard lat, aż do kwintyliona (1, po którym następuje 18 zer), piorunów mogło uderzyć w naszą młodą planetę, z których każdy uwalnia odrobinę użytecznego fosforu. Zespół obliczył, że od 4,5 miliarda do 3,5 miliarda lat temu same uderzenia pioruna mogły dostarczyć Ziemi od 110 do 11 000 kilogramów rocznie.

To jest olbrzymi zakres, z dużą niepewnością co do warunków panujących na wczesnej Ziemi. Ale Hess powiedział, że nawet najmniejsza ilość fosforu mogła mieć wpływ na powstanie życia.

„Aby życie się ukształtowało, musi istnieć tylko jedno miejsce, które ma odpowiednie składniki” – powiedział Hess dla Live Science. „Jeśli [110 kilogramów] fosforu rocznie było skoncentrowanych na jednej tropikalnej wyspie, to mogłoby to wystarczyć. Ale bardziej prawdopodobne jest, że powstanie życie, jeśli będzie wiele takich miejsc”.

To, czy piorun uderzył w wystarczająco odsłonięty ląd na wczesnej Ziemi, aby wywrzeć wpływ na życie, jest pytaniem, na które nigdy nie będziemy mieć pewnej odpowiedzi. Jednak nowe badanie pokazuje, że matematycznie było to przynajmniej możliwe.

Być może połączenie uderzeń asteroid i uderzeń piorunów ostatecznie dało Ziemi fosfor potrzebny do stworzenia pierwszych biologicznie niezbędnych cząsteczek, takich jak DNA i RNA – podsumowali naukowcy.

Źródła: Brandon Specktor

Lightning strikes as a major facilitator of prebiotic phosphorus reduction on early Earth

Zdjęcia: Lucy Entwisle

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x