Залізні метеорити та вулканічний пил могли підготувати появу життя на Землі

Метеорити та вулкани наповнювали атмосферу ранньої Землі крихітними частинками металів. На поверхні могли протікати самі реакції, з допомогою яких сьогодні виробляють вуглеводні. Вони призвели до появи простих органічних молекул, які стали першими попередниками майбутнього життя.

В атмосфері молодої Землі вільного кисню не було, натомість у ній містилося чимало водню, вуглекислого та чадного газів. З них могли утворитися прості органічні молекули — попередники амінокислот, нуклеотидів та інших «цеглин життя». Можливо, що каталізували такі реакції залізо та інші метали, якими наповнювали повітря метеорити, що падали на планету, і пил від викидів вулканів. Це продемонструвала нова робота вчених з Інституту астрономії Товариства Макса Планка. Їх стаття опублікована в журналі Scientific Reports .

Провідник Олівер Трапп (Oliver Trapp) звернув увагу на технологію, яку давно і широко застосовують для промислового отримання вуглеводнів. Як вихідні речовини процес Фішера — Тропша використовує оксиди вуглецю та водень, які були на ранній Землі в достатніх кількостях, а роль каталізатора відіграють перехідні метали, такі як залізо та нікель. Якщо такі процеси колись протікали в атмосфері нашої планети, то джерелами металів могли служити метеорити та вулкани.

Для перевірки цієї гіпотези вчені поставили лабораторні експерименти із зразками залізних та залізо-кам’яних метеоритів, а також пилу, зібраного під час виверження італійського вулкана Етна. У природних умовах вони можуть бути у повітрі у вигляді частинок різних розмірів: вулканічні — мікрометрових, метеоритні (які утворюються при випаровуванні тіла під час падіння через атмосферу) — мікро- та нанометрових. Тому вчені підготували більші частки за допомогою млина, а дрібні — розчиненням зразків у кислоті.

Реакції проводили в атмосфері, що імітує умови ранньої Землі: у безкисневій атмосфері, що складається в основному з вуглекислого газу, водню та води, при підвищеному тиску та високій температурі. І справді, у присутності металевих частинок відбувалося утворення простих органічних сполук, включаючи ацетальдегід і формальдегід, які можуть бути основою для подальшого синтезу всіх «цеглинок життя»: амінокислот, нуклеотидів, цукрів та жирних кислот.

Таким чином, сьогодні відома ціла низка механізмів, які могли наповнити молоду Землю органікою та запустити хімічну еволюцію, що увінчалася появою перших протокліток. Теорія та експерименти показали, що подібні реакції здатні протікати на околицях « чорних курців » (насичені мінералами гарячі джерела на дні океанів), в атмосфері — за участю сонячного ультрафіолету та розрядів блискавок, металевих метеоритів або потужних сонячних спалахів . Який саме з цих процесів працював насправді, поки не ясно: можливо, кожен із них зробив внесок у зародження життя на нашій планеті.