Ключ к разгадке загадок экзопланет может быть найден здесь, на Земле, благодаря новому исследованию, проведённому учёными из Университета Тохоку, Токийского университета и Университета Хоккайдо. Они разработали модель, учитывающую разнообразные химические процессы в атмосфере, что позволяет оценить, как эволюционировала атмосфера и первые признаки жизни на нашей планете. Итоги работы были опубликованы в журнале Astrobiology.
«Древняя Земля сильно отличалась от современности. Это была гораздо более суровая среда, насыщенная железом, с атмосферой, содержащей водород и метан», — объясняет Сюнго Кояма из Университета Тохоку. Эти молекулы занимают важное место в понимании зарождения жизни. Под действием солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения они вступают в реакции, образовывая органические соединения, которые являются «строительными блоками жизни». Некоторые из этих органических соединений стали основой для ключевых биомолекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты.
Однако роль УФ-излучения в этом процессе остаётся сложной для понимания. Во-первых, ранняя атмосфера была нестабильной, и, возможно, быстро изменялась из-за химических реакций. Во-вторых, точное соотношение разветвления и временные рамки, когда УФ-излучение эффективно расщепляло водяной пар в атмосфере и образовывало окислительные молекулы, ещё не определены.
Для решения этих вопросов учёные создали одномерную фотохимическую модель, предоставляющую возможность делать предположения о том, как выглядела атмосфера Земли в далёком прошлом. Вычисления показывают, что значительная часть водорода улетучилась в космос, а углеводороды, такие как ацетилен (производный от метана), поглощали УФ-излучение. Это уменьшение УФ-излучения значительно сократило распад водяного пара и последующее окисление метана, усилив тем самым образование органических соединений.
Если бы начальное количество метана соответствовало объёму углерода, который сейчас находится на поверхности Земли, могли бы образоваться органические слои толщиной в несколько сотен метров. «Возможно, наблюдалось накопление органики, что привело к образованию некого «богатого супа» из жизненно важных компонентов. Это могло стать источником, из которого зародились первые формы жизни на Земле», — предполагает Тацуя Ёсида из Университета Тохоку.
Модель показывает, что атмосфера на древней Земле походила на те условия, которые сейчас видны на Венере и Марсе. Однако, несмотря на их близость, Земля развивалась в совершенно иную среду. Учёные стремятся разгадать, что делает Землю такой особенной.
Это исследование важно для понимания условий, необходимых для возникновения жизни на других мирах, и может стать ключом к поиску внеземной жизни. «Наша модель предоставляет важные сведения для будущих планетарных исследований и способствует более глубокому пониманию механизмов зарождения жизни как на Земле, так и, возможно, на других планетах», — добавляет Кояма.
Источник: iXBT
