Уточнені хімічні умови Землі визначили можливість зародження життя

Нове дослідження, проведене фахівцями з ETH Zurich, дозволило детальніше зрозуміти надзвичайно вузькі хімічні межі, які зробили можливим абіогенез на нашій планеті. Наукова праця, оприлюднена в авторитетному виданні Nature Astronomy, доводить, що для появи життя недостатньо лише присутності води та сприятливого температурного режиму. Вирішальним фактором стала саме точна концентрація кисню в мантії Землі на ранніх етапах її розвитку, приблизно 4,6 мільярда років тому, що створило унікальне середовище для формування перших органічних сполук.

Команда вчених, до складу якої увійшли науковий співробітник NOMIS–ETH Крейг Уолтон та професор Марія Шьонбахлер з Інституту геохімії та петрології ETH Zurich, застосувала передове комп'ютерне моделювання для аналізу процесів формування планети. Вони виявили, що утримання таких життєво важливих елементів, як фосфор (фундаментальний компонент ДНК/РНК та клітинної енергії) та азот (необхідний для синтезу білків), у мантії критично залежить від рівня оксигенації під час формування ядра. Уолтон і Шьонбахлер резюмували, що Земля виникла в унікальній хімічній «зоні Золотоволоски», де умови були ідеально збалансовані для майбутньої біології.

Результати моделювання продемонстрували надзвичайно тонкий баланс: якби рівень кисню був бодай трохи вищим, азот просто випарувався б у космічний простір, позбавивши планету будівельного матеріалу для протеїнів. Навпаки, за нижчих показників фосфор виявився б назавжди заблокованим у залізному ядрі, ставши недоступним для складних біохімічних процесів. Професор Шьонбахлер, чиї дослідження включають аналіз зразків з космічних місій Hayabusa2 та OSIRIS-Rex, наголошує на винятковій важливості цих геохімічних передумов. Такі висновки ставлять під сумнів потенційну життєпридатність інших світів, зокрема Марса, який, ймовірно, сформувався поза цим вузьким хімічним діапазоном.

Це дослідження суттєво змінює вектор розвитку сучасної астробіології, зміщуючи акцент з традиційного пошуку рідкої води на більш складний хімічний фільтр, пов'язаний з ранньою оксигенацією планети. Хоча попередні теорії абіогенезу переважно спиралися на ідею відновної атмосфери з дуже низьким вмістом вільного кисню, нові дані вказують на необхідність проміжного, ідеально збалансованого рівня кисню саме в момент акреції ядра. Крейг Уолтон підкреслює, що здатність Землі підтримувати життя є результатом справжньої «хімічної удачі», яка є набагато рідкіснішим явищем, ніж вважалося раніше.

Висновки науковців свідчать про те, що під час пошуку позаземного життя варто звертати увагу не лише на наявність води, а й на хімічний склад материнських зірок, оскільки вони безпосередньо впливають на хімію планет, що формуються навколо них. Це відкриває нові перспективи для таких масштабних ініціатив, як проект NCCR «Genesis» під керівництвом ETH Zurich, що прагне об'єднати науки про Землю, хімію та біологію для пошуку відповідей на фундаментальні питання про походження життя. Отже, для зародження живих організмів потрібні не лише базові будівельні блоки, а й їхнє тривале збереження у доступній формі в мантії планети, що є результатом виняткового геохімічного збігу обставин.