Очередная теория внеземного происхождения жизни

Земля в начале времён была не слишком гостеприимным местом для зарождения органической жизни.

Новое исследование показывает, что жизнь на неё, в конечном счёте, могла быть занесена извне.

Специалист из национальной лаборатории США Lawrence Livermore Нир Голдман (Nir Goldman) и его коллега Исаак Тамблин (Isaac Tamblyn) из Технологического Университета Онтарио полагают, что покрытые льдом кометы, сталкивавшиеся с нашей планетой миллионы лет назад, могли принести с собой первые компоненты, требуемые для зарождения органической жизни.

К ним относятся и строительные блоки протеинов и нуклеобазы, входящие в структуру ДНК и РНК.

Кометы содержат множество простых молекул, таких как молекулы воды, аммиака, метанола и углекислого газа, и столкновение с поверхностью планеты могло стать огромным источником энергии для протекания химических реакций.

«Поток органического материала на Землю посредством комет и астероидов во время периода бомбардировки ими поверхности нашей планеты мог составлять в наивысшей точке 10 триллионов килограмм в год. Таким способом на Землю доставлялось на несколько порядков больше органических материалов, чем ранее было на всей планете», считает Голдман.

Ранние работы Голдмана основаны на компьютерных моделях, которые раньше были способны обработать примерно 10-30 пикосекунд событий, происходящих при столкновении кометы с поверхностью. Новые симуляции, выполняемые суперкомпьютерами Rzcereal и Aztec, используют более эффективные модели и способны обработать сотни пикосекунд, более точно имитируя протекание химических процессов.

«В результате, мы теперь можем наблюдать более разнообразный и широкий массив углеводородных химических продуктов, которые при столкновении могли создать органические материалы, ставшие основой будущей жизни», говорит Голдман.

Кометы могли варьироваться в диаметре от 1,6 км до 56 км. Проходя через атмосферу, они нагревается снаружи, но внутри при этом остаются холодными. При столкновении с поверхностью планеты под огромным давлением формируется ударная волна. При этом, кроме давления, растёт и температура, что может повлиять на скорость протекания химических реакций внутри кометы, прежде чем она войдёт в контакт с окружающей средой планеты. Столкновение по касательной траектории, когда внеземная замороженная субстанция входит в атмосферу, генерирует термодинамические условия, благоприятные для органического синтеза. В результате этих процессов могут появиться значительные концентрации органических веществ, доставляемых на поверхность планеты.

Учёные установили, что при умеренных показателях ударной волны давление составляло 360 тысяч атмосфер, а температура 2540 градусов Цельсия. В ледяном покрытии кометы, богатом углекислотой, содержится некоторое количество азотсодержащих гетероциклических соединений. Они разлагаются, формируя при расширении и охлаждении функционализированные ароматические углеводороды. Последние считаются добиологическими прекурсорами базовых пар молекул ДНК и РНК.

Если же рассмотреть высокие показатели ударной волны, давление480-600 тысяч атмосфер и температуры 3420-4520 градусов Цельсия, результатом её действия становится синтез метана и формальдегида, а также молекул с длинной углеродной цепью. Эти структуры действуют как предшественники аминокислот и комплексных органических соединений. Симуляции ударной волны при подобных условиях воспроизвела новые простые соединения на основе углерода и азота, которые являются известными добиологическими прекурсорами.

«Столкновение с кометой могло привести к синтезу добиологических молекул без необходимости соблюдения других специальных условий, таких как присутствие катализаторов или ультрафиолетовое излучение», говорит Голдман. «Эти данные чрезвычайно важны для понимания роли столкновений в формировании органических структур, как на Земле, так и на других планетах, и для направления будущих экспериментов».

Результаты исследования будут опубликованы 20 июня в Журнале физической химии (Journal of Physical Chemistry A).

medbe.ru