Точные прогнозы атмосферы древней Земли могут помочь в поисках «строительных блоков жизни» на экзопланетах

31.10.2024 22:15:00 | iXBT.com

Ключ к разгадке тайн экзопланет может быть обнаружен на Земле, благодаря новому исследованию, проведённому учёными из Университета Тохоку, Токийского университета и Университета Хоккайдо. Исследователи разработали модель, которая учитывает различные атмосферные химические реакции, чтобы оценить, как атмосфера и первые признаки жизни развивались на нашей планете. Результаты исследования были опубликованы в журнале Astrobiology.

«Древняя Земля была совсем не похожа на нынешнюю. Это было гораздо более враждебное место, богатое железом, с атмосферой, содержащей водород и метан», — объясняет Сюнго Кояма из Университета Тохоку. Эти молекулы играют ключевую роль в понимании того, как изначально формировалась жизнь. Под воздействием солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения они вступают в химическую реакцию, в результате которой образуются органические вещества, «строительные блоки жизни». Некоторые из этих органических веществ были предшественниками основных биомолекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты.

Однако роль УФ-излучения в этом процессе сложна для понимания. Во-первых, рання атмосфера нестабильна и, вероятно, претерпела быстрые изменения из-за химических реакций. Во-вторых, точное соотношение разветвления и временные рамки, когда УФ-излучение эффективно расщепило водяной пар в атмосфере и образовало окислительные молекулы, не были определены.

Источник: DALL-E

Для решения этих вопросов исследователи создали одномерную фотохимическую модель, позволяющую делать прогнозы относительно того, какой была атмосфера на Земле много эпох назад. Расчёт показывает, что большая часть водорода ушла в космос, а углеводороды, такие как ацетилен (полученный из метана), экранировали УФ-излучение. Это подавление УФ-излучения значительно снизило распад водяного пара и последующее окисление метана, тем самым усилив производство органических веществ.

Если бы первоначальное количество метана было эквивалентно количеству углерода, обнаруженного на поверхности современной Земли, то могли бы образоваться органические слои толщиной в несколько сотен метров. «Возможно, имело место накопление органики, в результате чего образовалось нечто вроде обогащённого супа из важных строительных блоков. Это могло быть источником, из которого на Земле впервые появились живые существа», — предполагает Тацуя Ёсида из Университета Тохоку.

Модель предполагает, что атмосфера на древней Земле была похожа на то, что сейчас наблюдается на Венере и Марсе. Однако, несмотря на их близость, Земля эволюционировала в совершенно иную среду. Исследователи пытаются понять, что делает Землю такой особенной.

Это исследование имеет важное значение для понимания условий, необходимых для возникновения жизни на других планетах, и может помочь в поиске внеземной жизни. «Наша модель предоставляет ценную информацию для будущих миссий по исследованию планет и помогает лучше понять, как жизнь могла возникнуть на Земле и, возможно, на других планетах», — добавляет Кояма.

Подробнее