Первая жизнь могла зародиться в ледяном океане

Ранняя Земля, как принято считать, была местом очень горячим – температура океанов достигала 85 градусов по Цельсию. Однако на самом деле существует вероятность, что на момент зарождения первой жизни наша планета, напротив, представляла собой снежный ком. По крайней мере, к таким выводам пришли исследователи, проанализировавшие породы из Южной Африки, образовавшиеся примерно 3,5 миллиарда лет тому назад, во времена архейского периода.

Мартен де Вит (Maarten de Wit) из Университета имени Нельсона Манделы в Порт-Элизабет (Южная Африка) уверен, что температура океанов тогда была похожа на сегодняшнюю. Ему даже удалось найти свидетельства того, что в них присутствовал лёд.

Де Вит и коллеги изучали породы Пояса Гринстоун (Greenstone belt) в Южной Африке. Известно, что он сформировался на широте от 20 до 30 градусов. Температура океана во времена образования этих пород определяется путём измерения баланса изотопов кислорода внутри пород.

Анализ показал, что Земля на момент формирования изученных пород была скована льдом (по-видимому, такой период имел место как минимум один раз во времена архея).

Предыдущие реконструкции условий формирования показывали, что в ходе формирования пояса Гринстоун температура здесь была высокой. То есть налицо явное противоречие. Команда Де Вита в своей новой работе предполагает, что породы, на изучении которых концентрировались другие группы исследователей, подвергались воздействию гидротермальных источников (горячих ключей, бьющих из дна океана).

Это означает, что прежние выводы изотопного анализа неверны и не могут свидетельствовать о температуре океанических вод, так как, вполне возможно, что настоящая температура вокруг изученных прежде пород была другой.

Де Вит и Гаральд Фёрнс (Harald Furnes) из Бергенского университета изучали породы, образовавшиеся из океанических осадочных пород, которые не подвергались воздействию гидротермальных источников. Они нашли доказательства формирования осадочного минерала гипса, а это происходит лишь в глубоководных местах, где присутствует холодная вода.

Учёные, чтобы доказать своё правоту, также изучили некоторые более молодые породы локации, которые образовались в океане на меньшей глубине или даже выше уровня моря. В этих породах были обнаружены мелкие ленточные алевролиты с редкими вкраплениями гальки. Такие породы похожи на донные отложения, которые образуются в мелководных скованных льдом частях океана, отмечают учёные. Гальку также можно сравнить с дропстоунами, которые покрывают нижнюю часть айсбергов.

Выводы исследования группы де Вита, конечно же, подверглось критике: ряд учёных отмечают, что экспериментально доказано, что гипс может расти и в воде с температурой около 80 градусов. Однако де Вит уверен, что гипс появляется при таких высоких температурах лишь на мелководьях, где вода испаряется, а изученные им и коллегами кристаллы гипса явно развивались на глубине в 2-4 километра.

При этом незадолго до исследования де Вита другая группа учёных пришла к выводу, что изотопы кислорода в породах пояса Гринстоун свидетельствуют о том, что вода в то время была относительно прохладной, может, и не ледяной, но примерно такой же, как у современных тропических океанов.

Есть и ещё несколько работ, свидетельствующих в пользу выводов де Вита. Так, некоторые исследования показали, что жизнь вполне может появиться и в замёрзшей воде: основные органические соединения остаются стабильными даже при низких температурах. Некоторые органические молекулы, ключевые для зарождения жизни, которые могли присутствовать в первичной океанической воде в ничтожно малом количестве, при холодных температурах и вовсе могут становиться более концентрированными.

Исследования, проведённые в лабораториях, показали, что холодные условия могут способствовать зарождению так называемого мира РНК: лёд усиливает синтез некоторых важных молекул, а также замедляет распад нестабильных молекул сразу после их образования.

Научная статья группы де Вита была опубликована в журнале Science Advances.