Первобытная Земля имела существенные различия в своем небе, о которых мы не подозревали до сих пор

Оказаться на Земле почти 4 миллиарда лет назад было бы невероятно жарко, отчаянно одиноко и очень недолго - ведь там не было кислорода. Теперь, согласно новым исследованиям, молний было бы меньше, чем в наше время.

Это может иметь значение для любой из гипотез, предполагающих, что молния могла быть вовлечена в зарождение самой ранней жизни на нашей планете. Если удары молнии на ранней Земле были менее распространены, чем считалось ранее, это повлияет на расчеты.

Чтобы копнуть глубже, исследователи изучили, как стримерные разряды - искры, которые запускают молнию - могли образоваться в атмосфере с высоким содержанием углекислого газа и молекулярного азота, какой, как сейчас считается, была атмосфера первобытной Земли.

"В принципе, в атмосфере, богатой азотом и углеродом, для возникновения разряда нужны более сильные электрические поля", - говорит физик Кристоф Кён из Технического университета Дании.

Цепные реакции ускоряющихся и сталкивающихся электронов, известные как электронные лавины, имеют решающее значение для стримерных разрядов, а поведение электронов меняется в зависимости от атмосферных условий, отсюда и возникло это недавно обнаруженное расхождение.

Все осложняется тем, что мы не знаем точно, какой была атмосфера ранней Земли. В данном случае ученые использовали гипотезу о двуокиси углерода и азота, впервые выдвинутую в 1990-х годах геологом Джеймсом Кастингом.

Более старое предложение Стэнли Миллера и Гарольда Урея, опубликованное в 1950-х годах, предполагает, что метан и аммиак действительно преобладали в атмосфере в течение первого миллиарда лет существования Земли.

Именно Миллер и Урей впервые выдвинули идею о том, что молния сформировала строительные блоки жизни на Земле, посредством экспериментов в колбах, наполненных газом, но в последние годы представления о составе атмосферы того времени начали меняться.

"Наше моделирование показывает, что разряды в смеси Миллера-Урея возникают при более низких полях, чем в смеси Кастинга и частично на современной Земле, что предполагает, что разряды в атмосфере Древней Земли могли возникать сложнее, чем считалось ранее", - пишут исследователи в новой работе.

Все это означает, что процесс производства и создания ключевых для жизни пребиотических молекул с помощью разрядов молнии занял бы больше времени, если бы последние представления об атмосфере ранней Земли были верны".

Исследователи не уточняют, насколько дольше; они смоделировали только один из самых ранних этапов процесса образования молнии, и остается много неизвестных. Тем не менее, они говорят, что эти вариации "потенциально могут иметь большое значение" в том, насколько частыми были удары молнии.

Здесь предстоит еще много работы, например, расширить рамки исследования, чтобы охватить весь процесс образования молнии, и добавить больше моделей атмосферной химии. В конечном счете, мы все еще ищем ответы на самые главные вопросы.

"Если разряды молнии были ответственны за производство пребиотических молекул, важно получить очень хорошее теоретическое понимание того, что произошло", - говорит Кён.

"Главный вопрос по-прежнему заключается в том, откуда берутся все эти пребиотические молекулы?".

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.