Eksperyment potwierdza, że źródłem życia na Ziemi jest energia słoneczna. Zapomnijcie o tym, co czytaliście w podręcznikach
Wyniki nowych badań sugerują, że pierwsze elementy, które mogły być składnikami, z których powstało życie na Ziemi, mogły trafić na naszą planetę za sprawą erupcji słonecznych.
Odkrycia, do których doprowadziła cała seria eksperymentów chemicznych, dają obraz tego, jak cząstki słoneczne wchodzące w interakcję z atmosferą wczesnej Ziemi mogły generować aminokwasy i kwasy karboksylowe. To podstawowe elementy budulcowe białek i życia organicznego ogółem.
Skąd wzięły się na Ziemi aminokwasy?
Doniesienia naukowców rzucają światło na jedną z największych tajemnic, z jaką zmaga się nauka. Chodzi o pochodzenie życia, a zwłaszcza procesy, które doprowadziły do powstania aminokwasów. Już pod koniec XIX wieku upowszechniła się teoria mówiąca, że życie na Ziemi ma swój początek w ciepłych zbiornikach wodnych. Tam, mieszanina związków chemicznych przy udziale energii z wyładowań atmosferycznych stała się zaczynem pierwszych cząsteczek organicznych.
W 1953 roku Stanley Miller, naukowiec z Uniwersytetu w Chicago, uwiarygodnił tę tezę, przeprowadzając eksperyment w swoim laboratorium. Odtworzył warunki panujące na pierwotnej Ziemi, wypełniając komorę metanem, amoniakiem, wodą i cząsteczkowym wodorem. Następnie wprowadził do całego układu iskrę elektryczną, symulującą wyładowanie atmosferyczne. Po tygodniu przeprowadził analizę substancji w komorze i okazało się, że powstało w niej 20 różnych aminokwasów.
Od tego czasu jednak nasze pojęcie o powstawaniu aminokwasów jest dużo większe i wiąże się ze znacznie bardziej skomplikowanym obrazem. Według ostatnich badań metan i amoniak nie były wcale tak obfite w ziemskiej atmosferze przed miliardami lat, jak zakładano. Według naukowców, zamiast nich znacznie większa była natomiast obecność dwutlenku węgla i molekularnego azotu. Co prawda te związki również mogą prowadzić do powstania aminokwasów, jednak wtedy ich ilość jest znacznie mniejsza.
Skoro nie mieszanina odpowiednich pierwiastków zasilana energią z błyskawic, to co, zamiast niej, mogło być źródłem życia na Ziemi? Naukowcy proponowali wiele alternatywnych odpowiedzi. Rozważano np. promieniowanie ultrafioletowe pochodzące ze Słońca albo fale uderzeniowe z uderzeń meteorów.
Czy aminokwasy powstały na Ziemi dzięki Słońcu?
Teraz Vladimir Airapetian, astrofizyk gwiazdowy w Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda w NASA, będący współautorem nowego badania, zaproponował inne wyjaśnienie. Źródłem energii niezbędnej do powstania aminokwasów mogły być energetyczne cząstki pochodzące ze Słońca.
Po pierwsze, Airapetian sugeruje, że wyładowania będące wynikiem chmur burzowych tworzonych przez wznoszące się ciepłe powietrze, byłyby mniej powszechne w warunkach, w których Słońce było aż o 30 proc. ciemniejsze przez pierwszych 100 milionów lat istnienia Ziemi. Hipotezę o słabiej świecącym Słońcu zdają się potwierdzać dane z misji NASA Kepler, która prowadziła obserwacje gwiazd we wszechświecie na różnych etapach ich życia.
Po drugie, cząstki słoneczne są bardziej wydajnym źródłem energii do generowania aminokwasów niż błyskawice. Dodatkowo zdaniem Airapetiana, pomimo dostarczania mniejszej energii, Słońce wysyłało w kosmos ogromne ilości naładowanych cząstek. Takie „superrozbłyski” wyrzucały w przestrzeń kosmiczną strumienie cząstek, które zderzały się z ziemską atmosferą z prędkością bliskiej tej, z jaką podróżuje światło. To prowadziło do wystąpienia reakcji chemicznych.
Sugestie naukowca NASA zwróciły uwagę Takeshiego Kobayashiego, profesora chemii na Narodowym Uniwersytecie w Jokohamie w Japonii, który również analizował, w jaki sposób promienie kosmiczne mogły wpłynąć na wczesną atmosferę Ziemi. Para naukowców postanowiła przeprowadzić swój eksperyment. Badacze odtworzyli wczesną atmosferę Ziemi i wystawili ją na działanie zarówno cząstek słonecznych, czyli protonów, jak i iskier elektrycznych, symulując odpowiednio aktywność słoneczną i wyładowania elektryczne.
Wyniki były fascynujące. Okazało się, że mieszanina gazów, pod wpływem cząstek słonecznych wykazywała obecność aminokwasów, a także kwasów karboksylowych. Działo się tak w sytuacji, gdy stężenie metanu wynosiło w niej jedynie powyżej 0,5%. W przypadku gazów potraktowanych wyładowaniami elektrycznymi aminokwasy zaczynały się pojawiać dopiero wtedy, gdy zawartość metanu wynosi przynajmniej 15%. Jednocześnie tempo powstawania tych związków było aż milion razy wolniejsze.
Dzięki tym eksperymentom wydaje się, że najbardziej prawdopodobnym źródłem energii niezbędnej do powstania materiałów budulcowych życia na Ziemi było Słońce, a nie, jak twierdzono dotychczas wyładowania atmosferyczne.
