Группа исследователей под руководством Центра космических полетов имени Годдарда НАСА разработала новую теорию, которая объясняет происхождение жизни на Земле. В серии экспериментов исследователи показали, что под воздействием энергетических частиц из «супервспышек» на Солнце в древней атмосфере планеты могли формироваться аминокислоты и карбоновые кислоты — основные строительные элементы белков и живых клеток.
Новая работа основана на предыдущем исследовании, опубликованном в 2016 году. В серии наблюдений за далекими звездами на разных стадиях их жизненного цикла, астрофизики показали, что в течение первых 100 миллионов лет существования Земли Солнце было примерно на 30% тусклее. При этом «супервспышки» — мощные извержения в атмосфере звезды, которые сейчас происходят примерно раз в 100 лет, — должны были извергаться каждые 3–10 дней.
Мощная вспышка на Солнце, сопровождаемая корональным выбросом массы. Изображение: NASA’s Goddard Space Flight Center
Такие выбросы на Солнце запускали поток заряженных высокоэнергетических частиц, движущихся со скоростью близкой к скорости света. Регулярно сталкиваясь с атмосферой Земли, они запускали различные химические реакции. Исследователи смоделировали влияние этого процесса на газы, содержавшиеся в атмосфере нашей планеты.
Исследователи создали смесь газов, соответствующую представлениям ученых об атмосфере ранней Земли. Они объединили углекислый газ, молекулярный азот, воду и метан. При этом, поскольку точное содержание последнего неизвестно, исследователи экспериментировали со смесями с различной концентрацией. В получившийся прототип атмосферы ученые стреляли протонами, чтобы имитировать солнечные вспышки, или воздействовали на него с помощью электрических разрядов, воссоздавая влияние молний.
Облучение с помощью протонов приводило к образованию определяемого количества аминокислот и карбоновых кислот, если доля метана превышала 0,5% от общего объема смеси. При этом под воздействием электрических искр нужные вещества появлялись только при концентрации около 15% и формировались гораздо медленнее.
Влияние вспышек на молодой звезде на развитие жизни на Земле. Видео: NASA’s Goddard Space Flight Center
В 1953 году Стэнли Миллер из Чикагского университета в серии экспериментов показал, что под воздействием электрических разрядов из газов первичной атмосферы моли формироваться аминокислоты. С тех пор активность молний на ранней Земле считались ключевой гипотезой теории о происхождении жизни.
Однако с тех пор ученые пересмотрели представления об условиях на ранней Земле: анализ показал, что содержание аммиака и метана было гораздо ниже, чем в экспериментах Миллера. Вместо них воздух составляли углекислый газ и молекулярный азот, которым требуется больше энергии для распада. Кроме того, при тусклом Солнце грозовые облака и молнии должны были формироваться реже. В этих условиях результаты последнего исследования показывают, что солнечные вспышки кажутся более эффективным источником энергии для запуска химических реакций, чем молнии.
