«Микромолнии» в брызгах воды могли запустить химическую эволюцию на ранней Земле

19.03.2025 14:24:00 | iXBT.com

Согласно исследованию учёных из Стэнфордского университета, ключ к возникновению жизни на Земле мог заключаться не в масштабных ударах молний, а в крошечных электрических разрядах между каплями воды. Работа переосмысливает классическую гипотезу Миллера-Ури, предполагая, что органические соединения — «строительные блоки» жизни — формировались благодаря микропроцессам в брызгах водопадов или волн.

Эксперименты показали, что распылённая вода в смеси газов, имитирующих раннюю атмосферу Земли, способна генерировать органические молекулы с углерод-азотными связями, включая урацил — компонент РНК и ДНК. Важно, что для этого не требуется внешних источников энергии: достаточно электрических зарядов, возникающих при разделении капель.

Источник: нейросеть Dall-e

Вместо редких и локализованных ударов молний, повсеместные микропроцессы в воде могли создать «химический бульон», необходимый для зарождения жизни.

«Микроразряды между противоположно заряженными микрокаплями воспроизводят все органические молекулы, ранее наблюдавшиеся в эксперименте Миллера-Ури. Это новый механизм пребиотического синтеза, который может объяснить появление основ жизни», — заявил ведущий автор исследования Ричард Зар, профессор химии Стэнфорда.

Гипотеза Миллера-Ури, основанная на эксперименте 1952 года, связывала образование органики с ударами молний в первичный океан. Однако критики отмечали маловероятность такого сценария из-за редкости молний и огромного объёма океанов. Новая работа предлагает альтернативу: микрокапли воды диаметром 10–50 микрометров, сталкиваясь, накапливают разные заряды. Крупные капли становятся положительными, мелкие — отрицательными, а при сближении между ними проскакивают искры, аналогичные молниям в облаках. Эти «микромолнии», зафиксированные высокоскоростными камерами, выделяют достаточно энергии для реакций.

В лаборатории учёные распыляли воду комнатной температуры в смесь азота, метана, углекислого газа и аммиака — газов, характерных для ранней Земли. В результате образовались цианистый водород, аминокислота глицин и урацил. По мнению авторов, подобные процессы могли происходить повсеместно: в брызгах водопадов, прибоя или даже в трещинах скал.

«Вода кажется нам безобидной, но в форме микрокапель она становится чрезвычайно реакционноспособной, — пояснил Зар. — Такие условия могли преодолеть ограничения классической теории, предложив более реалистичный путь для накопления пребиотических соединений».

Открытие дополняет серию работ группы Зара, изучающей неочевидные свойства воды. Ранее они показали, как микрокапли спонтанно генерируют перекись водорода или способствуют синтезу аммиака. Теперь же учёные предлагают механизм, который мог сыграть решающую роль в превращении неорганической химии ранней Земли в сложные органические системы.

Подробнее