Произход на живота на Земята и доказателствата в космоса

[SAlexandrov]

Как са се появили структурните блокчета за живота на Земята? Възможно е да сме намерили отговора на Марс!

Преди милиарди години Земята е изглеждала доста по-различно от сега. Повърхността ѝ е била набраздена от лавови езера, а атмосферата е изобилствала от парникови газове. Илюстрация: SwRI/Simone Marchi, Dan Durda

3 юли 2024 г. 16:55 ч.

Светослав Александров. Как се е появил животът на Земята? Безспорно това е сред най-вълнуващите въпроси, които си задават учените! За разлика от еволюцията, която е теория за развитието и промените на вече съществуващите форми на живот, по този въпрос се занимава теорията за абиогенезата, или произходът на живото от неживото. Тук има много неясноти – но е възможно да сме разгадали част от тях на Марс.

В продължение вече на 14 години, сред марсианския кратер Гейл, по склоновете на планината Шарп, продължава да пъпли марсоходът на НАСА “Кюриосити”. Той е оборудван с прибори, които могат да установят къде има органични вещества и какви са им характеристиките. Но през последните няколко години някои от тези характеристики доведоха до истинска главоблъсканица сред научния свят.

Става въпрос за изотопите на въглерода, който изгражда органичната материя. Най-общо казано въглеродът е представен чрез три изотопа: въглерод-12 (12С), въглерод-13 (13С) и въглерод-14 (14С). Почти всичкият въглерод на Земята представлява въглерод-12, като той е отговорен за 99% от въглеродните съединения. Останалият 1% е въглерод-13. Що се касае до въглерод-14, той е рядък и изключително нестабилен – бързо се разпада на азот-14.

Работата е там, че на Марс съотношението между въглерод-12 и въглерод-13 е различно от това на Земята съобразно измереното от марсохода “Кюриосити”. Наскоро на страниците на сп. Нейчър се появи научна статия, хвърляща светлина по въпроса, с водещ автор Юихиро Уено, биохимик от Департмента по земни и планетарни науки към Университета по технологии в Токио.

---

Харесвате ли материалите на КОСМОС БГ? Помогнете на блога и неговия автор Светослав Александров с финансово дарение на този линк

---

“При измерването на съотношението между стабилните изотопи въглерод-13 и въглерод-12, органичната материя на Марс притежава между 0.92% до 0.99% въглерод-13”, казва Уено в свое прес-съобщение. “Това е изключително ниска стойност в сравнение със седиментната органична материя на Земята, при която 1.04% е въглерод-13, докато атмосферният въглерод-13 е 1.07%. И двете са биологични останки и в двата случая имаме и различие с органичната материя в метеоритите, където процентното съдържание е 1.05%”.

Скали на Марс, заснети от “Кюриосити” на 25-ти юни. Photo credit : NASA/JPL-Caltech

Важно е да се вземат предвид данните от марсиански метеорити, които са паднали на Земята. Например метеоритът ALH 84001 е богат на въглерод-13, което допълнително усложнява загадката. Сега изглежда, че парчетата от пъзела се напасват благодарение на теория, предложена преди повече от десетилетие.

Преди 12 години Метю Джонсън, който е съавтор на новата статия и който работи в Университета в Копенхаген, Дания, е предложил теория за фотолиза на въглеродния диоксид в марсианската атмосфера. Теорията описва как слънчевите лъчи индуцират разпад на CO₂, при който се получава въглероден оксид. Този въглероден оксид постепенно реагира с други химикали в атмосферата и така се получават органични вещества.

Чак сега обаче новите експериментални данни дават нужната подкрепа на теорията.

“Подобни базирани на въглерод комплексни молекули са прекурсорите на живота, човек може да каже, че те представляват структурните блокчета на живота”, съобщава Джонсън. “То е малко като стария дебат за това кое е първо – кокошката или яйцето. Ние доказваме, че органичната материя, открита на Марс, се е образувала чрез атмосферни фотохимични реакции, без участието на живот. Това е яйцето, предшественикът на живота. Все още предстои да установим дали тази органична материя е довела до появата на живот на Марс”.

Откритието обаче има последствия за абиогенезата на Земята.

“Понеже Земята, Марс и Венера са имали много сходни въгледвуокисни атмосфери преди милиарди години, когато се е случвала фотолизата, това може да се окаже важно и за това как се е появил животът на Земята”, потвърждава Джонсън.

Марсиански пейзаж, заснет от “Кюриосити” на 25-ти юни. Photo credit : NASA/JPL-Caltech

На Червената планета около 20% от въглеродният диоксид се разцепва на кислород и въглероден оксид. Тук обаче идва значимостта на изотопите. Процесът протича по-бързо при по-лекия изотоп въглерод-12. Ето защо в хода на реакцията полученият въглероден оксид притежава по-малко количество въглерод-13. Това е т.нар. изтощаване на въглерод-13. Именно то е причината Джонсън и екипът му да направят преди 12 години много точни предскзания за съотношението между изотопите. Предсказани са определени сценарии, които е трябвало да бъдат потвърдени от учените експериментално.

Първото потвърждение идва от метеорита AH 84001, който е открит в Антарктика. Метеоритът се е откъснал от Марс и съдържа минерали, които са се образували от атмосферен CO₂. Съотношението е точно, каквото са предсказали учените! Но тъй като това е проба, която е обогатена на CO₂, липсвало е още едно парче от пъзела – да се измери съотношението на въглеродните изотопи в самите органични вещества на Марс и да се докаже, че там има изтощаване на въглерод-13. Именно това парче беше предоставено от марсохода “Кюриосити”.

“Няма друг начин, по който да се обясни изтощаването на въглерод-13 в органичната материя и обогатяването в марсианския метеорит, и двете съотнасяни към състава на вулканичния CO₂ на Марс, който е постоянен, подобно на състава на земния вулканичен CO₂, и така те служат за контрола”, пояснява Джонсън.

Ученият е категоричен, че доказателствата сочат, че животът е произлязъл от CO₂. От въглеродния диоксид са се появили органичните вещества. “Така че имаме важно заключение за произхода на структурните блокчета на живота”, казва Джонсън. “Но на този етап доказателството е само на Марс”.

Предстои да се намери доказателство и на Земята. Логиката сочи, че процесите, които са протичали на Марс, са били същите като на нашата планета в началото от съществуването на Слънчевата система. Но търсенето на такова доказателство, а именно скала с предсказаното изотопно съотношение, може да е трудно. Повърхността на Земята се е променяла много по-драстично през хилядолетията в сравнение с тази на Марс.

https://cosmos.1.bg/space/2024/07/03/how-life-appeared-on-earth/

[Exhemus]

Хидротермален комин  -  това се спряга като най-вероятно начало на живота.  Това нещо съдържа освен необходимите органични градивни блокчета, също и енергията за задвижване на процесите във вид на серни съединения, които се оксляват. И досега процъфтяват бактерии, които разчитат на този примитивен механизъм, вместо на фотосинтеза.  Такива комини има или е имало на много планети.  

   Фотолизта на СО2 способства наистина за създаване на органика, която би била инициатор на живота в първичните локви, но хидротермалните комини бълват такива неща в много по-голяма концентрация.