Villámok helyett inkább a viharos, fiatal Nap indíthatta be az élet kialakulását a Földön

3857

Egy új tanulmány eredményei szerint napkitöréseknek köszönhetően alakulhattak ki az élet első építőkövei. Kémiai kísérletekkel mutatták ki, hogy a napszél és a korai Föld légkörét alkotó gázrészecskék ütközése nyomán aminosavak és karbonsavak képződnek, a fehérjék és szerves élet építőkövei. A kutatást a Life tudományos folyóiratban publikálták.

Azért, hogy az élet eredetére fényt derítsünk, számos kutatás igyekszik megmagyarázni az aminosavak, azaz a fehérjék és minden molekuláris életforma nyersanyagainak keletkezését. Az egyik legjobban elterjedt elméletet az 1800-as évek végén állították fel, miszerint az élet egy ,,kicsi meleg tavacskában” alakulhatott ki: kémiai elemekből álló ,,leves”, amit villámok, hő és egyéb források láttak el energiával, koncentrált mennyiségben pedig szerves anyagokká keveredhettek össze.

Stanley Miller 1953-ban megkísérelte ezt a primordiális állapotot előállítani a Chicago-i Egyetem laboratóriumában. Egy lezárt edényt metánnal, ammóniával, vízzel és molekuláris hidrogénnel töltött fel (ezek a gázok vélhetőleg gyakoriak voltak a korai Föld légkörében), majd többször elektromos szikrát gyújtott, hogy a villámlásokat szimulálja. Stanley Miller és témavezetője, Harold Urey, egy héttel később megvizsgálták a kamra tartalmát és benne húsz különböző aminosavat találtak.

A korai Föld fantáziarajza (Forrás: NASA)

Az elmúlt hetven év kutatásai viszont egyre bonyolították ezt a képet. Az újabb kutatások szerint az ammónia (NH3) és metán (CH4) jóval kevésbé volt gyakori, helyette a fiatal Föld légköre szén-dioxiddal (CO2) és molekuláris nitrogénnel (N2) volt teli, amiknek a lebontásához több energiára van szükség. Ezekből a gázokból is képződhetnek aminosavak, de jelentősen kisebb mennyiségben. Alternatív energiaforrásokat keresve egyes kutatásokban behulló meteoroidok lökéshullámait, másokban a Napból érkező UV sugárzást hozták fel lehetőségként. A NASA Kepler küldetésének adatait felhasználva Vladimir Airapetian asztrofizikus most új ötlettel hozakodott elő: a Napból származó töltött részecskékkel.

A Kepler az életük különböző szakaszaiban járó, távoli csillagokat vizsgált, az adatai viszont a mi Napunk múltjáról is árulkodnak. Egy korábbi, 2016-os tanulmány eredményei szerint a Föld életének első mintegy 100 millió évében a Nap még körülbelül 30%-kal halványabb volt. A ,,szuperflerek” (hatalmas kitörések, amiket manapság csak nagyjából százévente egyszer látni) viszont akkoriban három – tíznaponta fordultak elő. A szuperflerekből származó, közel fénysebességű töltött részecskék rendszeresen ütközhettek a fiatal Föld légkörével, beindítva a kémiai reakciókat. Airapetian elmondása szerint amint megjelent ez a cikke, felkereste őt a japán Yokohama Nemzeti Egyetem kutatócsoportja.

Kobayashi Kensei kémiaprofesszor az elmúlt harminc évben prebiotikus kémiai kutatásokkal foglalkozott. Főként azon dolgozott, hogy a galaktikus kozmikus sugárzás (a Naprendszerünkön kívülről érkező részecskék) hogyan befolyásolhatta a korai Föld légkörét. A kísérleti berendezésének kisebb változtatásaival pedig ellenőrizni lehetett Airapetian elméletét. Ehhez szén-dioxidból, molekuláris nitrogénből, vízből és változó mennyiségű metánból állították össze azt a gázkeveréket, ami a mai tudásunk szerint megfelel a korai Föld légköri összetételének. Ezután protonokkal (a napszél részecskéit szimulálva) bombázták, illetve szikrákkal gyújtották be (villámokat szimulálva), hogy a Miller-Urey kísérletet is összehasonlításképpen megismételjék.

A fiatal Föld légkörében található metán mennyisége nem ismert pontosan, de azt tudjuk, hogy kevés volt belőle. A kísérlet eredményei szerint, ha a metán aránya 0,5% feletti volt, a protonokkal bombázott keverékben detektálható mennyiségű aminosavak és karbonsavak képződtek. A villámokat utánzó szikragyújtásos kísérletekben viszont legalább 15% metánkoncentrációra volt szükség ahhoz, hogy bármilyen mennyiségű aminosav keletkezzen; és még 15%-os koncentráció mellett is az aminosavak képződési rátája egy milliószor kisebb volt, mint a protonbombázás során tapasztalható. A protonok ezen kívül több karbonsavat is hoztak létre, mint a szikrák.

Egy napkitörés animációja, rajta flert, koronaanyagkidobódást és részecskesugárzást is ábrázoltak. (Forrás: NASA Goddard Space Flight Center)

Mindent egybevetve a Napból származó töltött részecskék sokkal hatékonyabb energiaforrásnak bizonyultak, mint a villámok. Miller és Urey azt feltételezték annak idején, hogy a villámlás ugyanolyan gyakori lehetett a ,,kicsi meleg tavacska” létezésekor, mint manapság. Az emelkedő meleg levegő nyomán képződő viharfelhőkből lecsapó villámok viszont egy 30%-kal halványabb Nap idejében ritkábbak lettek volna. Airapetian elmondása szerint hidegben nem villámlik, a fiatal Földet pedig nem nagyon melegítette még a halvány fiatal Nap. Ez persze nem jelenti azt, hogy az élet keletkezését ne gyújthatta volna be egy villám, de a mostani információk alapján valószínűbb, hogy a Napból érkező töltött részecskék lehettek a fő energiaforrás. A kísérletek szerint fiatal, aktív Napunk könnyebben és talán hamarabb is beindíthatta az élet kialakulását, mint eddig gondoltuk.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás