Екологія
Екологія

Удари блискавок назвали джерелом фосфору для пребіотичної хімії на Землі

Дослідники встановили, що удари блискавок на ранній Землі могли утворювати до тисячі кілограмів фосфідів та до десяти тисяч кілограмів фосфітів щорічно. Отже, блискавка могла бути значним джерелом пребіотичного реактивного фосфору, зосередженого на суші в тропічних регіонах. Автори статті у журналі Nature Communications роблять висновок, що це могло сприяти появі життя на планеті.

Lucy Entwisle

Lucy Entwisle

Яка роль фосфору в формуванні життя на Землі?

Життя на нашій планеті, ймовірно, зародилося 3,5 мільярди років тому, а дані ізотопів вуглецю свідчать, що навіть раніше: ще 3,8–4,1 мільярдів років назад. Фосфор — один із ключових елементів життя, який бере участь у формуванні таких біомолекул як ДНК, РНК, фосфоліпіди та аденозинтрифосфат. Хоча абіотичний фосфор, по суті, поширений на Землі в окисленій формі (фосфат), він зв’язаний з мінералами, які не розчиняються у воді. На відміну від цього, відновлений фосфор, такий як фосфід у формі мінералу шрайберзиту є високореактивним. Змочуючись, цей мінерал утворює водний активований фосфат, здатний формувати основні органічні молекули. Отже, шрайберзит є одним із загальновизнаних джерел фосфату для наземного пребіотичного синтезу.

Звідки на Землі міг з’явитися шрайберзит?

Цей мінерал знаходиться у деяких класах метеоритів, а також міститься у склі, сформованому ударами блискавки. Такі утворення зі спеченого піску чи іншої породи називаються фульгуритами. Вважається, що після удару, в результаті якого утворився Місяць, Земля переживала поступовий спад падіння на її поверхню залишених від цієї події тіл. Це могло забезпечити нашу планету від 100 тисяч до 10 мільйонами кілограмів відновленого фосфору щороку у найдавнішому гадейському еоні та на початку архейського. Отже, загалом вважається, що інші джерела шрайберзиту є незначними. Але у новій роботі вчені вирішили перевірити, чи дійсно це так. Для цього вони змоделювали частоту ударів блискавок на ранній Землі та кількість фосфору, що могла утворитися в результаті.

Фульгурит у пустелі. Ji-Elle / Wikimedia Commons

Фульгурит у пустелі. Ji-Elle / Wikimedia Commons

Про що дізналися дослідники?

Модель передбачає, що на ранній Землі відбувалося близько 1–5 мільярдів спалахів блискавок на рік, тоді як тепер ця цифра становить 560 мільйонів спалахів на рік. Наразі у тропіках, де це явище найбільш поширене, близько 100 мільйонів блискавок б’ють у поверхню, при цьому деякі регіони отримують більше 100 ударів на квадратний кілометр щорічно. Отже, цілком імовірно, що за підвищеної кількості блискавок на ранній Землі у деяких тропічних регіонах щорічно могло відбуватися щонайменше кілька сотень ударів на квадратний кілометр, у результаті яких утворювався фульгурит. Крім того, виверження вулканів на тропічних островах також могли генерувати блискавки, ще більше підвищуючи їхню частоту. Згідно з моделюванням, при ударі блискавок на ранній Землі могло утворюватися від 10 до 1000 кілограмів фосфідів та від 100 до 10 000 кілограмів фосфітів щороку. Таким чином, дослідники роблять висновок, що блискавки могли забезпечити надійне і постійне джерело наземного відновленого фосфору, який зіграв значну роль у виникненні життя. Крім того, удари блискавок можуть стати важливим джерелом відновленого фосфору на інших землеподібних екзопланетах.

аденозинтрифосфат
Органічна сполука, яка забезпечує клітини енергією