Το πώς ακριβώς εμφανίστηκαν τα ζωντανά πράγματα στη Γη παραμένει ένα μυστήριο. Τώρα ένα νέο πείραμα αποκάλυψε ότι οι εκρήξεις ηλιακών σωματιδίων θα μπορούσαν να έχουν ξεκινήσει τη διαδικασία δημιουργώντας μερικά από τα δομικά στοιχεία της ζωής.
ώρα στον ήλιο
Πριν από την ύπαρξη του πρώτου μικροβίου, πιστεύεται ότι σχηματίστηκαν αμινοξέα σε μια από τις αρχέγονες εκκενώσεις της πρώιμης Γης. Παλαιότερα πίστευαν ότι ο κεραυνός μπορεί να είχε υπερτροφοδοτήσει το σχηματισμό αμινοξέων. Ωστόσο, ο Kensei Kobayashi του Εθνικού Πανεπιστημίου της Γιοκοχάμα στην Ιαπωνία, μαζί με τον αστροφυσικό Βλαντιμίρ Αιραπετιάν του Διαστημικού Κέντρου Πτήσεων Goddard της NASA και μια ομάδα ερευνητών και από τα δύο ιδρύματα, βρήκαν μια άλλη πιθανότητα: Οι υπερεκλάμψεις από τον νεαρό Ήλιο πιθανότατα βοήθησαν στη δημιουργία ζωής.
“[Galactic cosmic rays] και [solar energetic particle] Τα γεγονότα του Young Sun αντιπροσωπεύουν τις πιο αποτελεσματικές πηγές ενέργειας για τον σχηματισμό πρεβιοτικών βιολογικά σημαντικών οργανικών ενώσεων», ανέφεραν οι ερευνητές σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο ΖΩΗ.
Δεν υπάρχει οριστική απάντηση για το πότε ξεκίνησε η ζωή, αν και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο πρώτος οργανισμός στη Γη έκανε το ντεμπούτο του κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια του Αδεανού Αιώνα (μεταξύ 4 και 4,6 δισεκατομμυρίων ετών πριν). Ήταν το 1953 όταν ο Stanley Miller και ο Harold Urey από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο διεξήγαγαν πειράματα που πρότειναν ότι αστραπή χτυπώντας τη Γη κατά τη διάρκεια εκείνης της εποχής παρείχε τις συνθήκες για τις χημικές αντιδράσεις που θα οδηγούσαν σε αμινοξέα. Εκείνη την εποχή, η ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης θεωρήθηκε ότι αποτελείται κυρίως από νερό, υδρογόνο, αμμωνία και μεθάνιο. Οι Miller και Urey προσομοίωσαν κεραυνό που χτυπούσε αυτά τα μόρια αερίου σε ένα εργαστήριο και παρήγαγαν αμινοξέα.
Τα προβλήματα με την υπόθεση του κεραυνού άρχισαν να προκύπτουν όταν μεταγενέστερες μελέτες έδειξαν ότι δεν υπήρχε τόσο πολύ μεθάνιο ή αμμωνία στην ατμόσφαιρα του Άδη, όπως είχαν υποθέσει οι Miller και Urey. Αντίθετα, υπήρχε πολύ περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα και μοριακό άζωτο. Αυτά τα αέρια πρέπει να διασπαστούν για να πραγματοποιηθούν οι χημικές αντιδράσεις που σχηματίζουν αμινοξέα και ο κεραυνός δεν μπορεί να τα διασπάσει τόσο εύκολα. Αυτό θα σήμαινε πολύ μικρότερες ποσότητες αμινοξέων.
χημεία υψηλής ενέργειας
Μελετώντας παρατηρήσεις νεαρών και μακρινών αστεριών από την αποστολή Κέπλερ της NASA, οι ερευνητές ανακάλυψαν πώς πιθανότατα συμπεριφερόταν ο ανατέλλειος Ήλιος: έριχνε τεράστιες εκρήξεις. Αυτά εξερράγησαν τη Γη με αρκετή ενέργεια για να διασπάσει τα ατμοσφαιρικά αέρια που υπήρχαν εκείνη την εποχή.
Ο Ήλιος του Άδη ήταν νέος και ιδιοσυγκρασιακός. Θα έσβηνε σε σούπερ φωτοβολίδες, ακόμη και α Ηλιακή έκλαμψη κατηγορίας Χ δεν έχει τίποτα για αυτά τα φαινόμενα. Οι υπερβολές τώρα συμβαίνουν μόνο κάθε εκατό χρόνια περίπου, αλλά τότε, πιθανότατα συνέβαιναν τουλάχιστον μία φορά την εβδομάδα. Αν και α προηγούμενη μελέτη από τον Airapetian υποδηλώνει ότι το άστρο μας ήταν 30 τοις εκατό πιο θαμπό κατά τη διάρκεια του Άδη Αιώνα, οι συχνές υπερεκλάμψεις εξακολουθούν να είναι αρκετά ισχυρές ώστε να προκαλούν χημικές αντιδράσεις.
Ο Kobayashi ερευνούσε τότε τις επιπτώσεις. γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολίαή ακτινοβολία εκτός του Ηλιακού Συστήματος, θα μπορούσε να είχε στην ατμόσφαιρα της Γης πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Ο Kobayashi επικοινώνησε με τον Airapetian αφού διάβασε τη μελέτη. Μαζί, χρησιμοποίησαν τους επιταχυντές σωματιδίων στο Πανεπιστήμιο της Γιοκοχάμα για να διερευνήσουν πώς τα πρωτόνια από τις ηλιακές υπερεκλάμψεις μπορεί να είχαν αλληλεπιδράσει με την ατμόσφαιρα της Γης. Η ομάδα του προσομοίωσε τόσο την ηλιακή ακτινοβολία όσο και τον βομβαρδισμό κεραυνών με σωματίδια αερίου σε ένα μείγμα που αντανακλούσε την ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης. Αυτά τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν επίσης με την προηγούμενη εργασία του Kobayashi, η οποία χρησιμοποίησε επιταχυντές σωματιδίων για να μελετήσει τις αντιδράσεις που προκαλούνται από τη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα πρωτόνια που εκτόξευσαν σε αυτά τα αέρια, τα οποία ήταν όσο το δυνατόν πιο κοντά στις κηλίδες πλάσματος που θα είχαν εκραγεί από τον νεαρό Ήλιο κατά τη διάρκεια μιας υπερέκρηξης, ήταν πιο αποτελεσματικά στη δημιουργία αμινοξέα και ένα από τα συστατικά του, τα καρβοξυλικά οξέα, από τις ακτίνες ή τις γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες.
«Για πρώτη φορά, δείξαμε πειραματικά ότι οι ρυθμοί παραγωγής αμινοξέων και καρβοξυλικών οξέων… λόγω της ακτινοβολίας πρωτονίων μπορούν να υπερβούν σημαντικά τους ρυθμούς παραγωγής αυτών των μορίων μέσω [galactic cosmic rays] και [lightning]είπαν οι ερευνητές.
Η Γη του Άδη ήταν επίσης πιο κρύα επειδή ο Ήλιος ήταν πιο αδύναμος, πράγμα που σημαίνει ότι οι κεραυνοί που οι Miller και Urey νόμιζαν ότι καταλύουν αμινοξέα ήταν πιο σπάνιοι από ό,τι είναι σήμερα. Οι ερευνητές πιστεύουν επίσης ότι τα πολύ ενεργητικά σωματίδια από τον Ήλιο μπορεί να έπαιξαν ρόλο στη δημιουργία αμινοξέων στο Άρης. Πριν από αυτό έχασε το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιράς του, ο αρχαίος Άρης ήταν πιο ζεστός, πιο υγρός και είχε πιο πυκνή ατμόσφαιρα. Μπορεί να ήταν τουλάχιστον ένα προσωρινό καταφύγιο για τη ζωή.
Αυτό που μετέτρεψε τις χημικές ουσίες σε ζωντανούς οργανισμούς εξακολουθεί να μας διαφεύγει. Ο Ήλιος μπορεί να μην έστειλε ζωή στη Γη, αλλά η ζωή κατά κάποιο τρόπο έγινε αυτό που είναι από τα βιομόρια που βοήθησε να δημιουργηθούν.
Life, 2023. DOI: 10.3390/vida13051103
Η Ελίζαμπεθ Ρέιν είναι ένα συγγραφικό πλάσμα. Η δουλειά του έχει παρουσιαστεί στα SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek και Forbidden Futures. Όταν δεν γράφει, αλλάζει σχήμα, σχεδιάζει ή ντύνεται ως χαρακτήρας που κανείς δεν έχει ακούσει ποτέ. Ακολουθήστε την στο Twitter @quothravenrayne.