Цивилизация
Фосфор — один из ключевых элементов, необходимых для развития жизни. Он требуется для создания молекул, которые формируют основные структуры клетки и клеточные мембраны, а также составляют фосфатную основу ДНК и РНК. Однако миллиарды лет назад на Земле практически все запасы фосфора находились в минералах. Как выяснили специалисты Йельского университета, молнии могли высвободить фосфор в количестве, необходимом для зарождения жизни. Подробнее об этом они рассказали в статье в журнале Nature Communications.
До сих пор считалось, что фосфор, который играл роль в развитии жизни на Земле, появлялся благодаря метеоритам. В них встречается минерал шрейберзит, который содержит фосфор и растворим в воде. Таким образом, падающие на Землю метеориты, если бы их было достаточно много, могли бы обеспечить планету достаточным количеством фосфора.
Однако жизнь на Земле зародилась 3,5-4,5 млрд лет назад, когда на Землю падало мало метеоритов.
У шрейберзита есть еще один источник — фульгурит, спекшийся от удара молнии песок. Изучение фульгурита показало, что он содержит высвобожденный при ударе из поверхностных пород фосфор, растворимый в воде.
Ученые обращали внимание на молнии и ранее — удары молний приводят к образованию некоторых газов, например, оксидов азота, которые тоже важны для возникновения жизни. Опираясь на предыдущие данные, Хесс и его коллеги подсчитали: сегодня на Земле происходит около 560 млн вспышек молний в год, но на ранних этапах существования планеты их было 1-5 млрд. При этом ударяли в землю от 100 млн до 1 млрд молний.
За миллиард лет это могло привести к квинтиллиону ударов молний — и образованию большого количества фосфора.
Молнии на Земле встречались чаще, потому что в атмосфере было больше углекислого газа, поясняет Бенджамин Хесс, один из авторов работы. Этот газ влияет на температуру, а более высокая температура приводит к более частым и интенсивным грозам.
Уровень углекислого газа на Земле повысился после того, как в нее 4,5 млрд назад врезался объект размером с Марс, выбивший часть пород, которые впоследствии образовали Луну. Этот удар высвободил большое количество газов, в том числе и углекислого, который наполнил атмосферу и вызвал в итоге обилие молний.
«Наше предположение об ударах молний как о важном механизме образования фосфора важно для понимания того, как появилась жизнь, потому что присутствие молний относительно постоянно, — говорит Хесс. — Понимание роли молний как фактора появления фосфора важно для поиска жизни на других планетах. Наше открытие, вероятно, применимо к любой планете, в атмосфере которой возникают молнии. До тех пор, пока их много, на планете будет источник фосфора, необходимого для зарождения жизни».
Новые данные весьма актуальны в свете открытий последних лет — в 2019 году американские планетологи сообщили, что планета Проксима Центавра, а также три планеты из системы TRAPPIST-1 могут быть обитаемыми, несмотря на высокий уровень ультрафиолета на их поверхности.
По словам ученых, на ранней Земле условия были еще более суровыми: миллионы лет назад у Земли не было защитного озонового слоя от ультрафиолета, а также сильного магнитного поля, которое защищало бы ее от вспышек и влияния космических лучей. Однако это не помешало появлению жизни на планете.
Соответственно, нет каких-то непреодолимых препятствий для зарождения жизни на Проксиме b или других, более благополучных планетах у красных карликов, подчеркнули ученые.
«Учитывая то, что жизнь на Земле существует фактически с момента ее формирования, мы показали, что ультрафиолетовое излучение не будет главным препятствием для появления микробов и на планетах у красных карликов», — отметила Лиза Кальтенеггер из института Карла Сагана в Итаке.
Как отмечается, все вышеназванные планеты объединяет то, что они небольшого размера, находятся в «зоне жизни», то есть на орбите, где вода может существовать в жидком виде, а также вращаются вокруг красных карликовых планет.