Железо — ключевой элемент для развития жизни на Земле и возможности жизни на других планетах
Железо — важнейший элемент, необходимый почти всем формам жизни для роста и развития. Его значение восходит к самому формированию планеты Земля, где количество железа в каменистой мантии было «задано» условиями аккреции планеты и впоследствии оказало огромное влияние на развитие жизни. Учёные из Оксфордского университета раскрыли вероятные механизмы, с помощью которых железо повлияло на развитие сложных форм жизни. Эти данные также помогают понять вероятность существования развитой жизни на других планетах. Работа опубликована в PNAS.
«Исходное количество железа в породах Земли "задаётся" условиями планетарной аккреции, в процессе которой металлическое ядро Земли отделилось от каменистой мантии», — поясняет соавтор Джон Уэйд. «Слишком мало железа в каменистой части планеты, как на Меркурии, — и жизнь маловероятна. Слишком много, как на Марсе, — и воде сложно удержаться на поверхности в течение времени, достаточного для эволюции сложной жизни».
Изначально условия на Земле были оптимальны для удержания воды на поверхности. Железо было растворимо в морской воде, что делало его легко доступным для простейших форм жизни и давало им толчок в развитии. Однако примерно 2,4 миллиарда лет назад уровень кислорода на Земле начал расти (Великое кислородное событие). Рост концентрации кислорода привёл к реакции с железом, в результате чего оно стало нерастворимым. Гигатонны железа выпали из морской воды, став гораздо менее доступными для развивающихся форм жизни.
«Жизни пришлось искать новые способы получения необходимого железа», — говорит соавтор Хэл Дрейксмит. «Например, инфекция, симбиоз и многоклеточность — это стратегии, которые позволяют жизни эффективнее захватывать и использовать этот скудный, но жизненно важный ресурс. Приобретение таких характеристик подтолкнуло ранние формы жизни к усложнению, в итоге эволюционировав в то, что мы видим сегодня».
Потребность в железе как драйвер эволюции и последующее развитие сложных организмов, способных получать труднодоступное железо, могут быть редкими или случайными событиями. Это имеет значение для оценки вероятности существования сложных форм жизни на других планетах.
«Неизвестно, насколько распространена разумная жизнь во Вселенной», — отмечает профессор Дрейксмит. «Наша концепция подразумевает, что условий для зарождения простых форм жизни недостаточно для обеспечения последующей эволюции сложных форм. Необходим дальнейший отбор под воздействием серьёзных изменений окружающей среды — например, таких, как необходимость для жизни на Земле найти новый способ получения железа. Подобные временные изменения планетарного масштаба могут быть редкими или случайными, а значит, вероятность разумной жизни также может быть низкой».
Тем не менее, понимание важности железа в развитии жизни может помочь в поиске пригодных для жизни планет. Оценивая количество железа в мантии экзопланет, теперь можно сузить круг поиска планет, способных поддерживать жизнь.