Частицы метеоритов и вулканов могли способствовать реакциям, ведущим к зарождению жизни
Прекурсоры молекул, необходимых для зарождения жизни, могли образоваться в результате химических реакций, катализируемых богатыми железом частицами от метеоритов или вулканических извержений на Земле примерно 4,4 миллиарда лет назад. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в Scientific Reports.
Предыдущие работы предполагали, что прекурсоры органических молекул — углеводороды, альдегиды и спирты — могли быть занесены астероидами и кометами или образоваться в реакциях в ранней атмосфере и океанах Земли. Эти реакции могли инициироваться энергией от молний, вулканической активности или ударов. Однако из-за недостатка данных оставалось неясным, какой механизм был преобладающим.
Оливер Трапп и его коллеги исследовали, могли ли частицы метеоритов или вулканического пепла, осевшие на вулканических островах, способствовать превращению атмосферного углекислого газа в прекурсоры органических молекул на ранней Земле. Они смоделировали ряд условий, которые, как предполагалось, могли существовать на ранней Земле, поместив газообразный CO2 в нагретую и находящуюся под давлением систему (автоклав) при давлении от 9 до 45 бар и температуре от 150°C до 300°C.
Они также смоделировали влажные и сухие климатические условия, добавляя в систему либо газообразный водород, либо воду. Чтобы имитировать осаждение частиц метеоритов или пепла, в систему добавляли различные комбинации измельчённых образцов железных метеоритов, каменных метеоритов или вулканического пепла, а также минералов, которые могли присутствовать на ранней Земле и встречаются в земной коре, метеоритах или астероидах.
Авторы обнаружили, что богатые железом частицы из метеоритов и вулканического пепла способствовали превращению углекислого газа в углеводороды, альдегиды и спирты в широком диапазоне атмосферных и климатических условий, которые могли быть на ранней Земле. Они наблюдали, что альдегиды и спирты образовывались при более низких температурах, а углеводороды — при 300°C. Авторы предполагают, что по мере охлаждения атмосферы ранней Земли со временем производство спиртов и альдегидов могло возрастать.
Эти соединения могли затем участвовать в дальнейших реакциях, которые могли привести к образованию углеводов, липидов, сахаров, аминокислот, ДНК и РНК. Рассчитав скорость наблюдаемых реакций и используя данные предыдущих исследований об условиях ранней Земли, авторы оценивают, что предложенный ими механизм мог синтезировать до 600 000 тонн органических прекурсоров в год по всей ранней Земле.
Авторы предполагают, что их механизм мог внести вклад в зарождение жизни на Земле в сочетании с другими реакциями в ранней атмосфере и океанах планеты.