Pytanie, jak powstało życie na Ziemi, jest przedmiotem dyskusji od lat. Naukowcy od dawna uważają, że kluczowe składniki do rozwoju życia na naszej planecie dostarczyły meteoryty. Nowe badania sugerują, że równie istotne w tworzeniu idealnych warunków dla życia były pierwsze uderzenia piorunów.
Minerały dostarczone na Ziemię w meteorytach ponad 4 miliardy lat temu od dawna są uważane za kluczowe dla rozwoju życia na naszej planecie. Ale nowe badania wskazują, że pioruny także mogły przyczynić się do powstania idealnych dla życia warunków. Naukowcy z Yale University i University of Leeds opisali w publikacji, która ukazała się na łamach „Nature Communications”, sposób, w jaki uderzenia piorunów, a dokładnie miliardy takich uderzeń, mogły przyczynić się do powstania fosforu koniecznego dla zaistnienia życia.
W jaki sposób na Ziemi pojawił się fosfor potrzebny do wytworzenia pierwszych cząsteczek DNA i RNA? Fosfor jest niezbędny do życia i odgrywa kluczową rolę we wszystkich procesach życiowych, od ruchu po wzrost i reprodukcję. Ale pierwiastek ten obecny na wczesnej Ziemi był związany w minerałach, które nie rozpuszczają się w wodzie.
Uczeni sądzą, że fosfor, który posłużył do budowy pierwszych cząsteczek DNA i RNA, pochodził z minerału zwanego schreibersytem ((Fe,Ni)3P), który jest rozpuszczalny w wodzie. Mógł on dostać się na Ziemie wraz z jakimś meteorytem. Ale naukowców od dawna zastanawiała obfitość fosforu na młodej Ziemi. Uczeni uważają, że epoka, w której życie zaczęło się rodzić, nie była okresem intensywnego bombardowania Ziemi przez meteoryty, dlatego podejrzewali, że fosfor mógł mieć inne źródło.
- Ta praca pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób mogło powstać życie na Ziemi i jak nadal może powstawać na innych planetach podobnych do Ziemi – mówi Benjamin Hess z Uniwersytetu Yale.
Hess wraz z kolegami badali wyjątkowo dużą i nieskazitelną próbkę fulgurytu – tworu wypełnionego szkliwem krzemionkowym powstałym przez stopienie piasku kwarcowego po uderzeniu pioruna. Badana próbka powstała, gdy piorun uderzył w nieruchomość w Glen Ellyn w stanie Illinois w USA w 2016 roku i została przekazana na wydział geologii pobliskiego Wheaton College.
Naukowcy korzystając z różnych technik obrazowania spektroskopowego odkryli w próbce dużą ilość bardzo niezwykłego minerału – schreibersytu. - Większość modeli tego, jak życie mogło powstać na powierzchni Ziemi, przywołuje meteoryty, które niosły ze sobą niewielkie ilości schreibersytu. W naszej pracy pokazujemy, że stosunkowo duże ilość schreibersytu znajdują się też w fulgurycie, który powstaje po uderzeniu pioruna – wyjaśnia Hess.
- Pioruny często uderzają w Ziemię, co oznacza, że fosfor potrzebny do powstania życia na powierzchni naszej planety nie jest zależny wyłącznie od uderzeń meteorytów. Co być może ważniejsze, oznacza to również, że formowanie się życia na innych planetach podobnych do Ziemi jest możliwe jeszcze długo po zmasowanym bombardowaniu meteorytami – dodaje Hess.
Zespół oszacował, że ilość fosforu powstałego w wyniku uderzeń piorunów przewyższała ten pochodzący z meteorytów w czasach, gdy Ziemia miała około 3,5 miliarda lat, czyli mniej więcej w wieku najwcześniejszych znanych nam mikroskamieniałości. To sprawia, że uderzenia pioruna mogły mieć istotne znaczenie w powstawaniu życia na planecie.
Co więcej, uderzenia piorunów są znacznie mniej destrukcyjne niż uderzenia meteorytów, co oznacza, że nie zakłócały delikatnych ścieżek ewolucji, które mogły prowadzić do rozwoju życia.
- Zmasowane bombardowanie meteorytami to jednorazowe wydarzenie. Gdy planety osiągnęły znaczne rozmiary dostarczane przez meteoryty ilości fosforu były znikome. Z drugiej strony piorun nie jest takim jednorazowym zdarzeniem. Jeśli warunki atmosferyczne sprzyjają powstawaniu wyładowań atmosferycznych, na powierzchnię planety mogą być dostarczane pierwiastki niezbędne do powstania życia. Oznacza to, że życie może pojawić się na planetach podobnych do Ziemi w dowolnym momencie – przyznaje dr Jason Harvey z University of Leeds.
Przy pomocy modelu komputerowego naukowcy oszacowali, że we wczesnej historii naszej planety, każdego roku w ziemię uderzało od miliarda do nawet pięciu miliardów błyskawic. Obecnie mamy zaledwie 560 milionów wyładowań atmosferycznych rocznie. Jeśli analizowany okres rozszerzy się do około miliarda lat, to wychodzi ogromna liczba uderzeń piorunów, a co za tym idzie, także ogromna ilość fosforu, który mógłby następnie pomóc w tworzeniu DNA, RNA i innych biomolekuł.
Źródło: University of Leeds, fot. Lucy Entwisle
