Πώς πρωτοεμφανίστηκε η ζωή στη γη;

Πόσο πολύ διαφορετική ήταν η ατμόσφαιρα στην αρχαία Γη και πώς μπορεί να πρωτοεμφανίστηκε η ζωή;

Το κλειδί για να ξεκλειδώσετε τα μυστικά των μακρινών πλανητών ξεκινά ακριβώς εδώ στη Γη. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τοχόκου, στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο και στο Πανεπιστήμιο του Χοκάιντο ανέπτυξαν ένα μοντέλο που εξετάζει διάφορες ατμοσφαιρικές χημικές αντιδράσεις για να εκτιμήσουν πώς εξελίχθηκε η ατμόσφαιρα - και τα πρώτα σημάδια ζωής στη Γη.

«Η αρχαία Γη δεν έμοιαζε σε τίποτα το σημερινό μας σπίτι», εξηγεί ο Σούνγκο Κογιάμα (Πανεπιστήμιο Τοχόκου), «Ήταν ένα πολύ πιο εχθρικό μέρος· πλούσιο σε μεταλλικό σίδηρο με ατμόσφαιρα που περιείχε υδρογόνο και μεθάνιο». Αυτά τα μόρια περιέχουν μια σημαντική ένδειξη για το πώς σχηματίστηκε αρχικά η ζωή.

Όταν εκτίθενται στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία (UV), υφίστανται μια χημική αντίδραση που παράγει οργανικά συστατικά (γνωστά και ως «δομικά στοιχεία της ζωής»). Μέρος αυτών των οργανικών ουσιών ήταν πρόδρομοι βασικών βιομορίων, όπως τα αμινοξέα και τα νουκλεϊκά οξέα.

Ωστόσο, η κατανόηση του ρόλου της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι δύσκολη.

Πρώτον, αυτός ο τύπος ατμόσφαιρας είναι ασταθής και πιθανότατα υπέστη γρήγορες αλλαγές λόγω ατμοσφαιρικών χημικών αντιδράσεων.

Δεύτερον, όταν η υπεριώδης ακτινοβολία διασπά αποτελεσματικά τους υδρατμούς στην ατμόσφαιρα και σχηματίζει οξειδωτικά μόρια, η ακριβής αναλογία διακλάδωσης και η χρονική κλίμακα δεν έχουν καθοριστεί.

Προκειμένου να αντιμετωπιστούν αυτά τα ζητήματα, ένα 1D φωτοχημικό μοντέλο δημιουργήθηκε για να κάνει ακριβείς προβλέψεις σχετικά με το πώς ήταν η ατμόσφαιρα στη Γη πριν από πολύ καιρό.

Ο υπολογισμός αποκαλύπτει ότι το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου χάθηκε στο διάστημα και ότι υδρογονάνθρακες όπως το ακετυλένιο (που παράγεται από μεθάνιο) προστατεύουν την υπεριώδη ακτινοβολία.

Αυτή η αναστολή της υπεριώδους ακτινοβολίας μείωσε σημαντικά τη διάσπαση των υδρατμών και την επακόλουθη οξείδωση του μεθανίου, ενισχύοντας έτσι την παραγωγή οργανικών ουσιών.

Εάν η αρχική ποσότητα μεθανίου ήταν ισοδύναμη με εκείνη της ποσότητας άνθρακα που βρίσκεται στη σημερινή επιφάνεια της Γης, θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί οργανικά στρώματα πάχους πολλών εκατοντάδων μέτρων.

«Μπορεί να υπήρξε μια συσσώρευση οργανικών ουσιών που δημιούργησαν κάτι σαν μια εμπλουτισμένη σούπα σημαντικών δομικών στοιχείων. Αυτή θα μπορούσε να ήταν η πηγή από την οποία εμφανίστηκαν για πρώτη φορά τα ζωντανά όντα στη Γη».Ο Tatsuya Yoshida (Πανεπιστήμιο Tohoku) προτείνει.

Το μοντέλο υποδηλώνει ότι η ατμόσφαιρα στην αρχαία Γη ήταν εντυπωσιακά παρόμοια με αυτή που βλέπουμε στους σημερινούς γειτονικούς πλανήτες: την Αφροδίτη και τον Άρη. Ωστόσο, παρά την εγγύτητά τους, η Γη εξελίχθηκε σε ένα εντελώς διαφορετικό περιβάλλον. Οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν τι κάνει τη Γη τόσο ξεχωριστή. Ως εκ τούτου, αυτό το μοντέλο μας επιτρέπει να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για το εάν η ατμοσφαιρική εξέλιξη και η προέλευση της ζωής στη Γη είναι μοναδικές ή μοιράζονται κοινά μοτίβα με άλλα πλανητικά συστήματα.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencedaily

Tatsuya Yoshida, Shungo Koyama, Yuki Nakamura, Naoki Terada, Kiyoshi Kuramoto. Self-Shielding Enhanced Organics Synthesis in an Early Reduced Earth’s Atmosphere. Astrobiology, 2024; DOI: 10.1089/ast.2024.0048

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241031131031.htm

Πανεπιστήμιο Tohoku