Найбільша загадка людства

Прагнення зрозуміти походження життя на Землі інтригувало вчених протягом століть. З 1800-х років ідея про "теплий маленький ставок", де в первісному хімічному супі могло зародитися життя, полонила наукову спільноту. У 1950-х роках експерименти зі штучною блискавкою та газовими сумішами, що містили метан, аміак, воду та молекулярний водень, продемонстрували утворення 20 різних амінокислот.

Дивіться також Науковцям вдалося відтворити акреційний диск чорної діри в лабораторії

Однак розгадка точних умов, які спровокували появу життя, виявилася складною головоломкою. Дослідники виявили, що рання атмосфера Землі містила менше аміаку і метану, ніж вважалося раніше, але вищий рівень вуглекислого газу і молекулярного азоту – газів, для розщеплення яких потрібно значно більше енергії, ніж для розщеплення однієї лише блискавки.

Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Life 28 квітня, пролило нове світло на цю інтригуючу тему. Вчені використовували прискорювач частинок, щоб дослідити можливість того, що космічні промені від надзвичайно енергійних суперспалахів могли стати необхідним каталізатором для зародження життя на нашій планеті.

Провідний автор дослідження Кенсей Кобаяші, професор хімії з Йокогамського національного університету в Японії, наголосив, що галактичне космічне випромінювання в цьому процесі було недооцінене.

Більшість дослідників ігнорують галактичні космічні промені, оскільки вони вимагають спеціалізованого обладнання, такого як прискорювачі частинок. Мені пощастило мати доступ до кількох з них поблизу наших об'єктів.

До чого тут сонячні спалахи

Зірки генерують потужні магнітні поля через потік електричних зарядів у їхній розплавленій плазмі. Іноді ці магнітні силові лінії заплутуються і раптово розриваються, вивільняючи сплески випромінювання, відомі як сонячні спалахи, і вибухові викиди сонячного матеріалу, які називаються корональними викидами маси (КВМ).

Коли цей сонячний матеріал, що складається переважно з електронів, протонів і альфа-частинок, стикається з магнітним полем Землі, він викликає геомагнітні бурі, які збурюють молекули в нашій атмосфері, що призводить до заворожливого видовища барвистих полярних сяйв, або північного сяйва.

Хоча найбільша зареєстрована сонячна буря, Подія Керрінгтона 1859 року, вивільнила енергію, еквівалентну 10 мільярдам атомних бомб потужністю 1 мегатонна, вона блідне у порівнянні з величезною потужністю суперспалаху, який може бути в сотні і тисячі разів енергійнішим.

Молоде Сонце було активнішим

Хоча суперспалахи трапляються нечасто, приблизно раз на століття, нові дані свідчать про те, що так було не завжди. У дослідженні 2016 року, опублікованому в журналі Nature Geoscience, проаналізовано дані місії NASA Kepler, яка спостерігала за планетами, схожими на Землю, та їхніми зірками в період з 2009 по 2018 рік. Дослідження показало, що протягом перших 100 мільйонів років існування Землі, коли Сонце було на 30% тьмянішим, ніж сьогодні, суперспалахи відбувалися на поверхні нашого світила кожні 3 – 10 днів.

Деталі нового дослідження

Щоб дослідити роль суперспалахів у створенні амінокислот на стародавній Землі, вчені поєднали вуглекислий газ, молекулярний азот, воду та різну кількість метану, аби відтворити газові суміші, характерні для ранньої атмосфери. Потім вони піддали ці суміші протонному бомбардуванню за допомогою прискорювача малих частинок та імітували розряди блискавки.

Результати показали, що підвищення рівня метану збільшує виробництво амінокислот і карбонових кислот як в експериментах з протонами, так і в експериментах з блискавками. Однак, щоб створити помітні рівні цих важливих хімічних компонентів, протонна суміш потребувала лише 0,5% концентрації метану, в той час, як для грозових розрядів була необхідна концентрація 15%.

Володимир Айрапетян, астрофізик з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA і співавтор дослідження, наголосив на значенні висновків.

Навіть при 15% метану швидкість виробництва амінокислот блискавкою в мільйон разів менша, ніж протонами. У холодних умовах блискавки ніколи не б'ють, а рання Земля була під досить слабким сонцем. Це не означає, що це не могло статися від блискавки, але зараз вплив сонячних частинок видається більш вірогідним.

Читайте на сайті Безпрецедентне зростання: середня глобальна температура може перевищити критичний поріг

Дослідження не тільки дає свіжий погляд на походження життя, але й наголошує на вирішальній ролі сонячної активності в складних процесах, що призвели до появи життя на Землі. Розглядаючи вплив суперспалахів, дослідники розширили наше розуміння умов, необхідних для виникнення амінокислот і, зрештою, органічного життя. Оскільки вчені продовжують розкривати таємниці минулого нашої планети, це дослідження є ще одним кроком вперед у розгадці загадок зародження життя.