Ученые предложили необычный сценарий зарождения жизни на Земле

Согласно расчетам американских и британских ученых, удары молний могли обеспечить достаточное количество необходимых соединений фосфора для поддержания первой жизни на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Для возникновения жизни на Земле в том виде, в котором мы ее знаем, нужен точно сбалансированный набор первичных элементов. Один из них — фосфор, ключевой компонент ДНК, РНК и липидов клеточных мембран, который для вхождения в состав органических молекул должен быть биодоступным, то есть находиться в реактивной, растворимой форме.

Но весь небиогенный фосфор на Земле заключен в нерастворимых минералах. Единственное исключение — шрейберзит (Fe,Ni)3P, присутствующий в метеоритах. Поэтому до сих пор считалось, что пребиотический фосфор попал на Землю во время ранней метеоритной бомбардировки.

Исследователи из Йельского университета в США и Университета Лидса в Великобритании предложили альтернативный источник шрейберзита и содержащегося в нем фосфора. Изучив фульгуриты — структуры, образовавшиеся в горных породах в местах ударов молний и сложенные в основном спекшимся кремнеземом, — авторы с помощью спектроскопических методов обнаружили в них шрейберзит в виде стекловидных образований.

"Эта работа помогла нам понять, как жизнь могла образоваться на Земле и как она все еще формируется на других, похожих на Землю планетах. Отчасти, все начинается с фосфора", — приводятся в пресс-релизе Йельского университета слова первого автора статьи Бенджамина Хесса (Benjamin Hess).

Фульгурит — стекловидная структура, образовавшаяся при ударе в землю молнии

Ученые провели моделирование, результаты которого показали, что за миллиард лет, прошедший с образования Земли до появления первых органических форм, молнии могли произвести достаточно биодоступного фосфора в форме фосфида, фосфита и гипофосфита, чтобы дать начало ранней жизни на Земле.

Сегодня на Земле происходит примерно 560 миллионов вспышек молний в год. Исходя из более высокой электрической активности ранней атмосферы, авторы подсчитали, что на начальных этапах на Земле ежегодно происходило от одного до пяти миллиардов вспышек молний, из них от 100 миллионов до одного миллиарда достигали Земли. За миллиард лет это составляет от 0,1 до одного квинтиллиона ударов.

Оценивая количество шрейберзита, которое могло образоваться при каждом ударе, и площадь суши ранней Земли, ученые получили в результате от 110 до 11 000 килограммов реактивного фосфора в год. По их мнению, это в любом случае больше, чем от падения метеоритов, и вполне достаточно для поддержания первых форм жизни.

Авторы статьи отмечают, что гипотеза происхождения пребиотического фосфора при ударах молний имеет много преимуществ перед "метеоритной" гипотезой. Во-первых, количество ударов молний в течение сотен миллионов и миллиардов лет сохраняется на одном и том же уровне, а массовые падения метеоритов были приурочены к отдельным, относительно коротким периодам в истории Земли. Во-вторых, молнии более распространены в тропических регионах, где, по идее, и произошло зарождение жизни.

По мнению исследователей, наличие электрических разрядов в атмосфере может стать важным признаком для поисков жизни и на других планетах.