Микроразряды в каплях воды могли инициировать химическую эволюцию на древней Земле

Исследование, проведённое учёными из Стэнфордского университета, предлагает, что начальные этапы формирования жизни на Земле могли быть обусловлены не крупными молниями, а небольшими электрическими разрядами между каплями воды. Этот подход перерабатывает классическую гипотезу Миллера-Ури, выдвигая предположение, что органические соединения — «основы» жизни — могли возникнуть через микроскопические процессы в брызгах водопадов или моря.

Экспериментальные результаты показали, что мелкодисперсная вода в атмосфере, имитирующей ранние условия Земли, может создавать органические молекулы с углеродно-азотными связями, включая урацил — компонент РНК и ДНК. Примечательно, что для этого не требуется внешняя энергия: электрические заряды формируются при разобщении капель.

Вместо редких и сосредоточенных молниевых разрядов, именно повсеместные процессы в воде могли создать «химический суп», необходимый для зарождения жизни.

«Микроразряды между противоположно заряженными каплями воды способны синтезировать все органические молекулы, которые наблюдались в исследовании Миллера-Ури. Это новый путь пребиотического синтеза, который может объяснять формирование основ жизни», — отметил Ричард Зар, ведущий автор исследования и профессор химии в Стэнфорде.

Гипотеза Миллера-Ури, предложенная в 1952 году, связывала образование органических веществ с ударами молний в первобытном океане. Однако к её слабым сторонам относили редкость молний и огромные водные массы океанов. Новое исследование предлагает альтернативный сценарий: микрокапли воды диаметром 10–50 микрометров, перемещаясь, заряжаются различно. Более крупные капли приобретают положительный заряд, мелкие — отрицательный, а при их сближении возникают искры, аналогичные молниям. Эти «микромолнии», зафиксированные высокоскоростными камерами, выделяют достаточную энергию для химических реакций.

В лабораторных условиях учёные распыляли воду при комнатной температуре в смеси газов — азота, метана, углекислого газа и аммиака, характерных для ранней Земли. В результате образовывались цианистый водород, аминокислота глицин и урацил. Исследователи считают, что подобные процессы могли происходить в различных местах: в брызгах от водопадов, прибоя или даже в каменных расщелинах.

«Вода на первый взгляд кажется спокойной, но в форме микрокапель она обладает высокой реакционной способностью, — поясняет Зар. — Такие условия могли преодолеть ограничения традиционной теории, предлагая более правдоподобный способ накопления пребиотических веществ».

Это открытие дополняет серию исследований команды Зара, в которых они изучают неочевидные свойства воды. В предыдущих работах они показали, как микрокапли спонтанно образуют перекись водорода или помогают в синтезе аммиака. Сейчас учёные предлагают механизм, который, возможно, сыграл критическую роль в преобразовании неорганической химии ранней Земли в сложные органические системы.

Источник: iXBT