Wczesna Ziemia nie była bardzo gościnna, jeśli chodzi o rozpoczęcie na niej życia. Obecnie poprzez nowe badania naukowcy sugerują, że życie na Ziemi może pochodzić spoza naszego świata.
Nir Goldman, naukowiec z Lawrence Livermore oraz Isaac Tamblyn z Instytutu Technologii z Uniwerystetu Ontario stwierdzili, że lodowa kometa, która rozbiła się o Ziemię miliony lat temu, mogła mieć wpływ na stworzenie życia, budując pierwsze związki organiczne, wliczając w to elementy składowe białek oraz nukleotydowe pary zasad DNA oraz RNA.
Komety zawierają wiele prostych związków jak woda, amoniak, metanol oraz dwutlenek węgla, a zderzenie jej z powierzchnią planety mogłoby dostarczyć odpowiednią ilość energii, aby przeprowadzić chemiczne reakcje.
“Przepływ materii organicznej na Ziemię z komet oraz asteroid podczas okresu ciężkiego bombardowania mógł nawet wynosić 10 trylionów kilogramów na rok, zapewniając tym samym wielokrotność masy cząstek organicznych, które istniały kiedyś na tej planecie”, powiedział Goldman.
Wcześniejsze prace Goldmana są oparte na intensywnych obliczeniowo modelach, które – w przeszłości – mogły uchwycić 10-30 pikosekund po momencie uderzenia komety. Jednakże nowe symulacje, opracowane na superkomputerach Rzcereal oraz Aztec należących do LLNL, pozwoliły na stworzenie jeszcze bardziej zaawansowanych obliczeniowo modeli, które są w stanie powiedzieć co wydarzyło się setki pikosekund po uderzeniu, a zatem w znacznie bliższy sposób są w stanie określić stan chemiczny związany z tym wydarzeniem.
“W rezultacie mamy możliwość zaobserwowania różnego rodzaju zbiory chemicznych produktów węglowodorowych, z których przy uderzeniu może powstać materiał organiczny, a w dalszej kolejności może to prowadzić do pojawienia się życia”, powiedział Goldman
Komety mogą mieć rozmiary od 1.6 kilometra do 56 kilometrów. Te które przechodzą przez atmosferę ziemską są ogrzewane od zewnątrz, ale w środku pozostają zimne. Po uderzeniu o powierzchnie planety fala uderzeniowa jest generowana z powodu nagłej kompresji.
Poprzez fale uderzeniowe mogły wytworzyć się nagłe, intensywne ciśnienia oraz temperatury, które mogły mieć wpływ na chemiczne reakcje wewnątrz komety, zanim weszła w interakcję ze środowiskiem planety. Kątowe uderzenie pod którym pozaziemskie, lodowe ciało uderza o atmosferę planety, może wygenerować termodynamiczne warunki sprzyjające syntezie organicznej. Procesy te w znacznych ilościach mogą prowadzić do zwiększenia stężenia związków organicznych dostarczonych na Ziemię.
Zespół odkrył, że średniej wielkości skoki ciśnienia i temperatury (około 360,000 atmosfer oraz ponad 2500 stopni Celsiusa) w tej lodowej miksturze bogatej w dwutlenek węgla, spowodowały że pojawiło się wiele zawierających azot związków heterocyklicznych, które dysocjując uformowały funkcjonalne węglowodory aromatyczne. Są one uważane za prekursorów pary zasad DNA i RNA.
W przeciwieństwie do tego, w ekstremalnych warunkach (około 480,000 do 600,000 atmosfer oraz 3400 do 4500 stopni Celsiusa) w wyniku syntezy metanu z formaldehydem (aldehydem mrówkowym), pojawiają się również długołańcuchowe cząstki węgla. Związki te znane są z działania jako prekursorzy aminokwasów oraz kompleksowej syntezy organicznej. Wszystkie symulacje przeprowadzone dla tych nagłych uwarunkowań wykazują pojawienie się znacznej ilości nowych, prostych węglowo-azotowych związków, które po rozroście i ochłodzeniu znane są jako związki z których powstaje życie.
“Uderzenia komet mogły spowodować syntezę pierwszych molekuł bez potrzeby innych ‘dodatkowych’ warunków, takich jak obecność katalizatorów, promieniowania ultrafioletowego czy innych wcześniej istniejących warunków na planecie”, powiedział Goldman. “Dane te są kluczowe do zrozumienia roli wydarzeń związanych z uderzeniem obiektów o powierzchnię planety i formowaniem się związków tworzących życie nie tylko na wczesnej Ziemi, ale i na innych planetach. Pomogą one również w prowadzeniu dalszych eksperymentów w tej dziedzinie”.
Szeroki opis badań okaże się 20 czerwca jako temat główny numeru The Journal of Physical Chemistry A.
Grafika: DOE/Lawrence Livermore National Laboratory
