Уточненные химические критерии Земли определили условия зарождения жизни

Недавнее исследование, проведенное в ETH Zurich, уточнило критически узкие химические параметры, которые сделали возможным абиогенез на Земле. Работа, опубликованная в журнале Nature Astronomy, указывает, что для возникновения жизни недостаточно простого наличия воды и подходящей температуры; ключевую роль сыграла точная концентрация кислорода в мантии планеты на ранних этапах ее формирования около 4,6 миллиарда лет назад.

Ученые, включая научного сотрудника NOMIS–ETH Крейга Уолтона и профессора Марию Шёнбахлер из Института геохимии и петрологии ETH Zurich, продемонстрировали с помощью компьютерного моделирования, что удержание жизненно важных элементов, таких как фосфор (критически важный для ДНК/РНК и клеточной энергии) и азот (необходимый для белков), в мантии планеты чрезвычайно чувствительно к уровню кислорода в период формирования ядра. Уолтон и Шёнбахлер пришли к выводу, что Земля сформировалась в уникальной химической «зоне Златовласки».

Моделирование показало, что если бы уровень кислорода был немного выше, азот был бы потерян в космосе; при более низком уровне фосфор оказался бы заперт в ядре, став недоступным для биохимии. Профессор Шёнбахлер, чьи исследования включают анализ образцов с миссий Hayabusa2 и OSIRIS-Rex, подчеркивает важность этих геохимических условий. Эти результаты ставят под сомнение пригодность для жизни планет, которые кажутся обитаемыми по другим критериям, например, Марс, сформировавшийся, как предполагается, вне этого узкого химического диапазона.

Данное исследование смещает акцент в астробиологии с традиционного поиска жидкой воды на более тонкий химический фильтр, связанный с ранней планетарной оксигенацией. В то время как ранние теории абиогенеза предполагали восстановительную атмосферу с очень низким содержанием свободного кислорода, новое исследование указывает на необходимость промежуточного, точно сбалансированного уровня кислорода именно в момент аккреции ядра. Уолтон подчеркивает, что способность Земли поддерживать жизнь — это результат «химической удачи».

Выводы исследования предполагают, что при поиске внеземной жизни следует уделять внимание не только наличию воды, но и химическому составу родительских звезд, поскольку они могут влиять на химию формирующихся планет. Это открывает новое направление для проектов, подобных NCCR «Genesis», возглавляемому ETH Zurich, который стремится объединить науки о Земле, химию и биологию для ответа на фундаментальные вопросы о происхождении жизни. Таким образом, для возникновения жизни требуется не просто наличие строительных блоков, но и их сохранение в доступной форме в мантии планеты, что является редким геохимическим стечением обстоятельств.