Могла ли жизнь на Земле начаться благодаря нашему Солнцу? Новое исследование, опубликованное 2 мая 2023 года в журнале Life, говорит: да! Учёные выяснили, что извержения молодого Солнца 4 миллиарда лет назад могли создать аминокислоты — ключевые строительные блоки жизни. Это открытие меняет всё, что мы знали о зарождении жизни. Давайте разберёмся, как Солнце стало «отцом» органических молекул и почему молнии уступают в этой истории.
Тайна происхождения жизни: первые шаги
Как появилась жизнь на Земле? Этот вопрос волнует учёных уже века. Аминокислоты — основа белков и всех живых клеток — считаются первым шагом к жизни. Ещё в конце XIX века родилась гипотеза «тёплого маленького прудика»: химические вещества в воде смешивались, подпитывались энергией молний, тепла или других источников и превращались в органические молекулы. Эта идея вдохновила исследователей на эксперименты, чтобы доказать, что жизнь могла зародиться из простых компонентов.
В 1953 году Стэнли Миллер, химик из Чикагского университета, провёл легендарный опыт. Он взял закрытую камеру, наполнил её метаном (CH4), аммиаком (NH3), водой и молекулярным водородом (H2) — газами, которые тогда считали основой ранней атмосферы Земли. Затем Миллер имитировал молнии электрическими искрами. Через неделю он и его наставник Гарольд Юри открыли камеру и нашли 20 разных аминокислот! «Это был прорыв, показавший, что из простых газов можно синтезировать сложные молекулы», — говорит Владимир Айрапетян, астрофизик NASA из Центра Годдарда в Мэриленде.
Атмосфера изменилась: новые вызовы
Но за 70 лет наука пересмотрела взгляд на раннюю Землю. Современные исследования показывают, что метан и аммиак были редкостью в атмосфере 4 миллиарда лет назад. Вместо них преобладали углекислый газ (CO2) и молекулярный азот (N2). Эти газы гораздо сложнее расщепить — для этого нужно больше энергии, чем дают обычные молнии. Да, аминокислоты всё ещё можно получить, но их количество резко сокращается. Гипотеза Миллера начала трещать по швам.
Учёные стали искать другие источники энергии. Одни указывали на ударные волны от метеоров, другие — на ультрафиолетовое излучение Солнца. Но Айрапетян, изучив данные миссии NASA Kepler, предложил революционную идею: а что, если солнечные частицы были тем самым катализатором? Его теория перевернула представления о зарождении жизни.
Молодое Солнце: тусклое, но яростное
Миссия Kepler наблюдала звёзды на разных стадиях их жизни, давая подсказки о прошлом нашего Солнца. В 2016 году Айрапетян опубликовал исследование: в первые 100 миллионов лет Земли Солнце было на 30% тусклее, чем сегодня. Это значит, что планета получала меньше тепла, и молнии — зависящие от тёплого воздуха и гроз — были редкостью. Но слабое Солнце компенсировало это мощными супервспышками. Сегодня такие извержения случаются раз в 100 лет, а тогда — каждые 3–10 дней!
Супервспышки выбрасывали частицы почти со скоростью света — протоны, которые бомбардировали атмосферу Земли. Эти столкновения могли запускать химические реакции, превращая газы в аминокислоты и карбоновые кислоты — предшественники жизни. «Солнце было активнее, чем мы думали», — говорит Айрапетян. Его статья привлекла внимание японских учёных из Национального университета Йокогамы.
Эксперимент: Солнце против молний
Доктор Кобаяши, химик из Йокогамы, 30 лет изучал пребиотическую химию. Он исследовал, как галактические космические лучи могли повлиять на Землю, используя ускорители частиц — редкое оборудование, доступное в его лаборатории. Узнав о теории Айрапетяна, он решил проверить её. Вместе они создали смесь газов, отражающую современные представления о ранней атмосфере: CO2, N2, вода и немного метана (его доля неизвестна, но мала — менее 1%).
Смеси подвергли двум испытаниям. Сначала их обстреляли протонами, имитируя солнечные частицы. Затем повторили опыт Миллера с искрами, как от молний. Результаты поразили: при доле метана всего 0,5% протоны дали заметное количество аминокислот и карбоновых кислот. Искры же сработали только при 15% метана, и даже тогда аминокислот было в миллион раз меньше! Протоны также производили больше карбоновых кислот — важного шага к аминокислотам.
В этом видео можно наглядно посмотреть данную теорию.
Почему Солнце побеждает?
Солнечные частицы оказались эффективнее молний. Но почему? Айрапетян объясняет: при тусклом Солнце Земля была холоднее, и грозы с молниями случались реже. «Без тепла нет облаков, без облаков нет молний», — говорит он. Миллер и Юри считали молнии обычным явлением, но новые данные это опровергают. Солнечные супервспышки, напротив, были частыми и мощными, давая больше энергии для химических реакций.
Эти эксперименты показывают: Солнце могло создать молекулы жизни раньше и легче, чем считалось. Оно нагревало атмосферу, запуская процессы, которые сделали Землю пригодной для жизни. Видео от NASA Goddard иллюстрирует это: яркие вспышки на Солнце выбрасывают частицы, меняющие всё.
Новое слово в науке
Исследование Айрапетяна и Кобаяши переписывает историю жизни. Солнечные частицы, а не молнии, могли стать искрой, зажёгшей органику на Земле. Это не исключает молнии полностью, но делает их менее вероятными. Как вам такая теория? Может, Солнце — настоящий создатель жизни? Делитесь мыслями в комментариях и подписывайтесь — впереди новые открытия о космосе и нашей планете!