Геологи из Университета Альберты обнаружили недостающее звено в одной из величайших загадок науки — происхождении жизни на Земле.
Считается, что эта роковая искра зародилась на дне океана благодаря тёплым гидротермальным источникам, богатым минералами. Но учёные долго не могли понять, как могли существовать необходимые для жизни формы углерода и азота до появления солнца.
После анализа образцов горных пород из гидротермальных источников, пробуренных на глубине около 200 метров в коре Южно-Китайского моря, Лонг Ли и его команда из Департамента наук о Земле и атмосфере нашли доказательства химического процесса, называемого абиотическим восстановлением азота (ANR). Эта реакция, катализируемая минералами, вероятно, производила необходимые для жизни питательные вещества. Ключевую роль в этом процессе играет аммоний, говорит Ли, который имеет решающее значение для абиотического синтеза органических соединений и развития первой жизни.
Результаты их открытия, проведённого в сотрудничестве с группой из Южно-Китайского института океанографии, были опубликованы 28 ноября в журнале Nature Communications.
«Это определённо заполняет пробел в понимании первой реакции в происхождении жизни», — говорит Ли. «Люди давно искали эту реакцию, но впервые у нас есть убедительные доказательства того, что она происходит на Земле и, вероятно, происходила на ранней Земле».
Лабораторные эксперименты уже демонстрировали реакцию ANR ранее, но обнаружить её характерные признаки в самом океане оказалось сложно из-за загрязнения образцов современным биологическим азотным циклом, говорят авторы исследования.
Открытие также помогает пролить свет на давнюю научную проблему, известную как «парадокс слабого молодого солнца», которая рассматривает, как жидкая вода, необходимая для жизни, могла существовать на ранней Земле, когда солнечные лучи были слабее, а, согласно климатическому моделированию, температура поверхности Земли должна была быть значительно ниже 0 °C.
И всё же есть убедительные геологические доказательства того, что планета была достаточно тёплой для жидкой воды по крайней мере 4,4 миллиарда лет назад, говорит Ли, вероятно, из-за парниковых газов, таких как углекислый газ, метан и аммиак в атмосфере. Подводные гидротермальные источники могли производить эти парниковые газы, отмечает он.
Доказательства ANR в Южно-Китайском море достаточно убедительны, чтобы предположить, что этот процесс мог происходить и в других местах океана, добавляет Ли.
«Нам определённо нужны дополнительные доказательства, чтобы это подтвердить. Но поскольку условия для ANR распространены как в современных, так и в древних океанах, мы разумно предполагаем, что это могло происходить глобально на протяжении всей истории Земли».
Предоставлено Университетом Альберты.