Ключ к разгадке тайн далеких планет ищут здесь, на Земле. Исследователи из Университета Тохоку (Япония) разработали модель, учитывающую различные атмосферные химические реакции, чтобы оценить, как атмосфера повлияла на первые признаки жизни на нашей планете. Научная статья вышла в Astrobiology.
«Древняя Земля была совершенно не похожа на наш нынешний дом. Это было гораздо более враждебное место с атмосферой, содержащей в больших количества водород и метан», — объясняет один из авторов исследования Сюнго Кояма.
Эти молекулы содержат важную подсказку о том, как изначально формировалась жизнь. Под воздействием солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения они подвергаются химической реакции, которая приводит к образованию органических соединений, известных как «строительные блоки жизни». Часть этих соединений стала предшественниками главных биомолекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты.
Однако понимание роли УФ-излучения представляет трудности. Во-первых, та атмосфера была нестабильна и, вероятно, претерпевала быстрые изменения. Во-вторых, хотя УФ-излучение эффективно расщепляет водяной пар в атмосфере и образует органические молекулы, когда точно происходили те или иные процессы пока не определено. Для решения этих вопросов авторы исследования создали фотохимическую компьютерную симуляцию.
Расчеты показывают, что большая часть водорода из ранней атмосферы улетела в космос, а углеводороды, такие как ацетилен (образующийся из метана), создали своеобразный экран от УФ-излучения. Это торможение УФ-излучения значительно уменьшило распад водяного пара и последующее окисление метана, тем самым усиливая образование органических соединений. Если начальное количество метана соответствовало количеству углерода на современной поверхности Земли, могли образоваться органические слои толщиной в несколько сотен метров.
«Могло произойти накопление органики, которое создало что-то вроде обогащенного "супа" из важных для формирования жизни компонентов», — предположил Тацуя Йосида, первый автор исследования.
Модель позволяет понять, чем оказалась уникальна эволюция атмосферы ранней Земли, что именно позволило здесь возникнуть жизни и — где лучше всего искать жизнь внеземную.