Nesenais pētījums liecina, ka dzīvības pamatsastāvdaļas uz Zemes varētu būt radušās saules izvirdumu rezultātā. Pētījums parādīja, ka Saules molekulu sadursme ar gāzēm Zemes pirmatnējā atmosfērā var radīt aminoskābes un karbonskābes, kas ir proteīnu un organiskās dzīvības celtniecības bloki. Izmantojot NASA Keplera misijas datus, pētnieki ierosināja, ka tās agrīnajā superuzliesmošanas fāzē saules enerģētiskās daļiņas regulāri mijiedarbosies ar mūsu atmosfēru, izraisot fundamentālas ķīmiskas reakcijas. Eksperimentālās iterācijas norādīja, ka saules molekulas, šķiet, ir efektīvāks enerģijas avots nekā zibens aminoskābju un karbonskābju sintēzei. Pateicība: NASA/Godāra kosmosa lidojumu centrs
Jauns pētījums liecina, ka pirmie dzīvības pamatelementi uz Zemes, proti[{” attribute=””>amino acids and carboxylic acids, may have been formed due to solar eruptions. The research suggests that energetic particles from the sun during its early stages, colliding with Earth’s primitive atmosphere, could have efficiently catalyzed essential chemical reactions, thus challenging the traditional “warm little pond” theory.
The first building blocks of life on Earth may have formed thanks to eruptions from our Sun, a new study finds.
A series of chemical experiments show how solar particles, colliding with gases in Earth’s early atmosphere, can form amino acids and carboxylic acids, the basic building blocks of proteins and organic life. The findings were published in the journal Life.
To understand the origins of life, many scientists try to explain how amino acids, the raw materials from which proteins and all cellular life, were formed. The best-known proposal originated in the late 1800s as scientists speculated that life might have begun in a “warm little pond”: A soup of chemicals, energized by lightning, heat, and other energy sources, that could mix together in concentrated amounts to form organic molecules.
Artist’s concept of Early Earth. Credit: NASA
In 1953, Stanley Miller of the University of Chicago tried to recreate these primordial conditions in the lab. Miller filled a closed chamber with methane, ammonia, water, and molecular hydrogen – gases thought to be prevalent in Earth’s early atmosphere – and repeatedly ignited an electrical spark to simulate lightning. A week later, Miller and his graduate advisor Harold Urey analyzed the chamber’s contents and found that 20 different amino acids had formed.
“That was a big revelation,” said Vladimir Airapetian, a stellar astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and coauthor of the new paper. “From the basic components of early Earth’s atmosphere, you can synthesize these complex organic molecules.”
But the last 70 years have complicated this interpretation. Scientists now believe ammonia (NH3) and methane (CH4) were far less abundant; instead, Earth’s air was filled with carbon dioxide (CO2) and molecular nitrogen (N2), which require more energy to break down. These gases can still yield amino acids, but in greatly reduced quantities.
Seeking alternative energy sources, some scientists pointed to shockwaves from incoming meteors. Others cited solar ultraviolet radiation. Airapetian, using data from NASA’s Kepler mission, pointed to a new idea: energetic particles from our Sun.
Kepler observed far-off stars at different stages in their lifecycle, but its data provides hints about our Sun’s past. In 2016, Airapetian published a study suggesting that during Earth’s first 100 million years, the Sun was about 30% dimmer. But solar “superflares” – powerful eruptions we only see once every 100 years or so today – would have erupted once every 3-10 days. These superflares launch near-light speed particles that would regularly collide with our atmosphere, kickstarting chemical reactions.
Enerģija no mūsu jaunās Saules pirms 4 miljardiem gadu palīdzēja Zemes atmosfērā radīt molekulas, kas ļāva tām pietiekami uzkarst, lai dzīvotu. Pateicība: NASA Godāras kosmosa lidojumu centrs/Dženna Duberšteina
“Tiklīdz es publicēju šo rakstu, Jokohamas Nacionālās universitātes komanda sazinājās ar mani no Japānas,” sacīja Airapetians.
Dr. Kobajaši, tur esošais ķīmijas profesors, pēdējos 30 gadus bija pavadījis, pētot prebiotiku ķīmiju. Viņš mēģināja saprast, kā galaktikas kosmiskie stari – daļiņas no ārpuses mūsu Saules sistēmai – varēja ietekmēt agrīnās Zemes atmosfēru. “Vairums pētnieku ignorē galaktiskos kosmiskos starus, jo tiem ir nepieciešams specializēts aprīkojums, piemēram, daļiņu paātrinātāji,” sacīja Kobajaši. “Man bija paveicies piekļūt vairākiem no tiem netālu no mūsu objektiem.” Nelielas izmaiņas Kobajaši eksperimentālajā iestatījumā varētu pārbaudīt Airapetian idejas.
Airapetian un Kobayashi un viņu līdzstrādnieki izveidoja gāzu maisījumu, kas atbilst agrīnajai Zemes atmosfērai, kā mēs to saprotam šodien. Viņi savāca oglekļa dioksīdu, molekulāro slāpekli, ūdeni un mainīgu daudzumu metāna. (Metāna īpatsvars Zemes agrīnajā atmosfērā ir neskaidrs, taču tiek uzskatīts, ka tas ir zems.) Viņi izšāva gāzu maisījumu ar protoniem (imitējot saules daļiņas) vai aizdedzināja to ar dzirksteles izlādi (imitējot zibens), atkārtojot Millera-Urija eksperimentu. salīdzinājums.
Kamēr metāna saturs bija lielāks par 0,5%, protonu (saules enerģijas daļiņu) izdalītie maisījumi radīja nosakāmu daudzumu aminoskābju un karbonskābju. Bet dzirksteles (zibens) izlādei nepieciešama metāna koncentrācija aptuveni 15%, lai vispār varētu veidoties aminoskābes.
“Pat tad, ja ir 15% metāna, aminoskābju ražošanas ātrums zibens ietekmē ir miljons reižu mazāks nekā protonu ražošanas ātrums,” piebilda Airapetian. Protoni arī mēdz ražot vairāk karbonskābju (aminoskābju ieguvēju) nekā tie, kurus aizdedzina dzirksteļizlāde.
Saules vulkāna izvirduma tuvplāns, tostarp Saules uzliesmojums, koronālās masas izmešana un Saules masas izmešanas notikums. Pateicība: NASA Godāras kosmosa lidojumu centrs
Ja viss pārējais ir vienāds, saules daļiņas, šķiet, ir efektīvāks enerģijas avots nekā zibens. Viss pārējais, iespējams, nebija vienāds, Airapetians ierosināja. Millers un Urijs izvirzīja hipotēzi, ka “silta mazā dīķa” laikā zibens bija tikpat izplatīta kā mūsdienās. Bet zibens, kas nāk no negaisa mākoņiem, kas veidojas no siltā gaisa paaugstināšanās, blāvā saules gaismā būtu bijuši par aptuveni 30% retāk.
“Aukstā laikā jums nekad nav zibens, un agrīnā Zeme bija zem ļoti blāvas saules,” sacīja Airapetians. “Tas nenozīmē, ka tas nevarētu rasties no zibens, taču pašlaik šķiet, ka zibens ir mazāk ticams, un saules daļiņas šķiet daudz ticamākas.”
Šie eksperimenti liecina, ka mūsu jaunā, enerģiskā Saule varēja vieglāk un, iespējams, agrāk izraisīt dzīvības priekštečus, nekā tika pieņemts iepriekš.
Atsauce: “Aminoskābju un karbonskābju veidošanās vājā planētu atmosfēras reducēšanā ar saules daļiņām no jaunās saules”, autors Kensei Kobayashi Jun-ichi Ise, Ryuhei Aoki, Mei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati Konivore Šibata, Hadžime Mita, Hitoši Fukuda, Jošijuki Oguri Kimitaka Kavamura, Joko Kibukava un Vladimirs S. Irpetian, 2023. gada 28. aprīlī. Pieejams šeit. dzīvi.
DOI: 10.3390/life13051103
