Метеоритные и вулканические частицы способствовали возникновению органических молекул на Земле
Согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports, предшественники молекул, необходимых для зарождения жизни, могли образоваться в результате химических реакций, вызванных богатыми железом частицами метеоритов или извержений вулканов на Земле примерно 4,4 миллиарда лет назад.
Прошлые исследования предполагали, что предшественники органических молекул — углеводороды, альдегиды и спирты — могли быть доставлены астероидами и кометами или образоваться в результате реакций в атмосфере и океанах ранней Земли. Эти реакции могли быть вызваны энергией молнии, вулканической активностью или ударами. Однако недостаток данных привел к тому, что неясно, каков был преобладающий механизм.
Оливер Трапп и его коллеги исследовали, могли ли частицы метеорита или пепла, отложившиеся на вулканических островах, способствовать возникновению органических молекул на ранней Земле. Ученые смоделировали ряд условий, которые, как предполагали предыдущие исследования, могли присутствовать на ранней Земле, поместив углекислый газ в систему с давлением от 9 до 45 бар и температурой от 150 °C до 300 °C.
Исследователи также имитировали влажные и сухие климатические условия, добавляя в систему либо газообразный водород, либо воду. Они имитировали осаждение частиц метеорита или пепла на вулканических островах, добавляя в систему различные комбинации измельченных образцов железных метеоритов, каменных метеоритов или вулканического пепла, а также минералов, которые, возможно, присутствовали на ранней Земле и содержатся либо в земной коре, метеоритах, либо в астероидах.
Авторы обнаружили, что богатые железом частицы метеоритов и вулканического пепла способствовали превращению углекислого газа в углеводороды, альдегиды и спирты в различных атмосферных и климатических условиях, которые, возможно, присутствовали на ранней Земле. Ученые выяснили, что альдегиды и спирты образуются при более низких температурах, в то время как углеводороды образуются при температуре 300°C. Авторы предполагают, что по мере того, как атмосфера ранней Земли со временем охлаждалась, производство спиртов и альдегидов увеличивалось.
Затем эти соединения, возможно, участвовали в дальнейших реакциях, которые могли привести к образованию углеводов, липидов, сахаров, аминокислот, ДНК и РНК. Рассчитав скорость реакций, которые наблюдались, и используя данные предыдущих исследований условий ранней Земли, авторы подсчитали, что предложенный ими механизм мог бы синтезировать до 600 000 тонн органических прекурсоров в год по всей ранней Земле.