Prvi građevinski blokovi života na Zemlji možda su se formirali zahvaljujući erupcijama našeg Sunca, otkriva nova studija.
Niz hemijskih eksperimenata pokazuje kako solarne čestice, sudarajući se sa gasovima u ranoj Zemljinoj atmosferi, mogu formirati aminokiseline i karboksilne kiseline, osnovne građevne blokove proteina i organskog života. Nalazi su objavljeni u časopisu Life.
Da bi razumeli poreklo života, mnogi naučnici pokušavaju da objasne kako su nastale aminokiseline, sirovine od kojih su proteini i sav ćelijski život. Najpoznatiji predlog nastao je kasnih 1800-ih kada su naučnici spekulisali da je život mogao da počne u „toplom malom jezercu“: supa hemikalija, podstaknuta munjom, toplotom i drugim izvorima energije, koja se može mešati u koncentrisanim količinama. formiraju organske molekule.
Godine 1953, Stenli Miler sa Univerziteta u Čikagu pokušao je da ponovo stvori ove prvobitne uslove u laboratoriji. Miler je napunio zatvorenu komoru metanom, amonijakom, vodom i molekularnim vodonikom — gasovima za koje se smatralo da su rasprostranjeni u ranoj Zemljinoj atmosferi — i više puta palio električnu iskru da bi simulirao munju. Nedelju dana kasnije, Miler i njegov diplomirani savetnik Harold Urei analizirali su sadržaj komore i otkrili da se formiralo 20 različitih aminokiselina.
„To je bilo veliko otkriće“, rekao je Vladimir Airapetian, zvezdani astrofizičar u NASA-inom centru za svemirske letove Godard u Grinbeltu, Merilend, i koautor novog rada. „Od osnovnih komponenti rane Zemljine atmosfere, možete sintetizovati ove složene organske molekule.
Ali poslednjih 70 godina je zakomplikovalo ovo tumačenje. Naučnici sada veruju da su amonijaka (NH 3 ) i metana (CH 4 ) bilo mnogo manje; umesto toga, Zemljin vazduh je bio ispunjen ugljen-dioksidom (CO 2 ) i molekularnim azotom (N 2 ), koji zahtevaju više energije za razgradnju. Ovi gasovi i dalje mogu da daju aminokiseline, ali u znatno smanjenim količinama.
Tražeći alternativne izvore energije, neki naučnici su ukazali na udarne talase nadolazećih meteora. Drugi su naveli solarno ultraljubičasto zračenje. Airapatian je, koristeći podatke iz NASA-ine misije Kepler, ukazao na novu ideju: energetske čestice našeg sunca. Energija našeg mladog sunca — pre 4 milijarde godina — pomogla je u stvaranju molekula u Zemljinoj atmosferi koji su joj omogućili da se zagreje dovoljno da inkubira život. Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Godard/Genna Duberstein
Kepler je posmatrao daleke zvezde u različitim fazama njihovog životnog ciklusa, ali njegovi podaci daju nagoveštaje o prošlosti našeg Sunca. Airapetian je 2016. objavio studiju koja sugeriše da je tokom prvih 100 miliona godina na Zemlji, Sunce bilo oko 30% tamnije. Ali solarne „superbaklje“ — moćne erupcije koje danas vidimo samo jednom na svakih 100 godina — eruptirali bi jednom u 3-10 dana. Ove super baklje pokreću čestice brze skoro svetlosti koje bi se redovno sudarale sa našom atmosferom, pokrećući hemijske reakcije.
Čim sam objavio taj rad, tim sa Nacionalnog univerziteta Jokohama iz Japana me je kontaktirao“, rekao je Airapetian.
Dr Kobajaši, tamošnji profesor hemije, proveo je poslednjih 30 godina proučavajući prebiotičku hemiju. Pokušavao je da shvati kako su galaktički kosmički zraci — čestice koje dolaze izvan našeg Sunčevog sistema — mogle da utiču na ranu Zemljinu atmosferu. „Većina istraživača ignoriše galaktičke kosmičke zrake jer im je potrebna specijalizovana oprema, kao što su akceleratori čestica“, rekao je Kobajaši. „Imao sam sreću da imam pristup nekoliko njih u blizini naših objekata. Manja podešavanja Kobajašijevog eksperimentalnog podešavanja mogla bi da stave Airapatianove ideje na probu.
Airapetian, Kobaiashi i njihovi saradnici stvorili su mešavinu gasova koja odgovara ranoj Zemljinoj atmosferi kako je danas razumemo. Kombinovali su ugljen-dioksid, molekularni azot, vodu i promenljivu količinu metana. (Udeo metana u ranoj Zemljinoj atmosferi je neizvestan, ali se smatra da je nizak.) Oni su ispalili mešavinu gasa sa protonima (simulirajući solarne čestice) ili su ih zapalili varničnim pražnjenjem (simulirajući munje), replicirajući Miler-Urei eksperiment za poređenje. Krupni plan solarne erupcije, uključujući sunčevu baklju, izbacivanje koronalne mase i događaj solarne energetske čestice. Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Godard
Sve dok je udeo metana bio preko 0,5%, smeše koje su ispaljene protonima (solarne čestice) proizvele su detektivne količine aminokiselina i karboksilnih kiselina. Ali iskre (munja) zahtevaju oko 15% koncentracije metana pre nego što se uopšte formiraju bilo kakve aminokiseline.
„A čak i pri 15% metana, brzina proizvodnje aminokiselina munjom je milion puta manja nego protonima“, dodao je Airapetian. Protoni su takođe imali tendenciju da proizvode više karboksilnih kiselina (prekursora aminokiselina) od onih zapaljenih varničnim pražnjenjem.
Sve ostalo je jednako, čini se da su solarne čestice efikasniji izvor energije od munje. Ali sve ostalo verovatno nije bilo jednako, sugerisao je Airapetian. Miler i Juri su pretpostavili da je munja bila isto toliko uobičajena u vreme „toplo malog ribnjaka“ kao i danas. Ali munje, koje dolaze od grmljavinskih oblaka nastalih podizanjem toplog vazduha, bile bi ređe pod 30% slabijim suncem.
„U hladnim uslovima nikada nema munja, a rana Zemlja je bila pod prilično slabim suncem“, rekao je Airapetian. „To ne znači da nije moglo doći od munje, ali munja sada izgleda manje verovatna, a solarne čestice izgledaju verovatnije.“
Ovi eksperimenti sugerišu da je naše aktivno mlado sunce moglo lakše, a možda i ranije, katalizirati prethodnike života nego što se ranije pretpostavljalo.
