Вопрос о том, как на нашей планете зародилась жизнь, продолжает оставаться одной из самых фундаментальных и интригующих научных проблем. Ученые пытаются понять, каким образом из неживой материи — простых химических элементов и соединений — могли сформироваться первые сложные органические молекулы, давшие начало биологическим процессам. Традиционно в качестве возможного «спускового крючка» рассматривались мощные атмосферные разряды — молнии. Однако исследование, проведенное в Стэнфордском университете, предлагает пересмотреть эту точку зрения. Согласно новой гипотезе, ключевую роль могли сыграть не гигантские вспышки в небе, а крошечные, почти невидимые электрические искры, возникающие между мельчайшими каплями воды.
Эксперимент Миллера-Юри: классическая модель и её ограничения
Отправной точкой для современных исследований в этой области стал знаменитый эксперимент, проведенный в 1952 году химиками Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. Их работа стала настоящим прорывом. Ученые решили смоделировать в лаборатории условия, которые, как предполагалось, существовали на молодой Земле миллиарды лет назад. Для этого они создали замкнутую систему, заполненную смесью газов — метана, аммиака, водорода и водяного пара, имитирующую первичную атмосферу. Через эту смесь в течение нескольких дней пропускали электрические разряды, которые должны были играть роль молний.
Результат поразил научное сообщество: в колбе спонтанно образовались аминокислоты — фундаментальные «кирпичики», из которых строятся белки, основа жизни. Это открытие впервые наглядно показало, что ключевые органические соединения могут возникать из неорганических веществ под воздействием естественных энергетических источников, таких как молния.
Однако со временем у этой элегантной теории обнаружились существенные пробелы. Главный вопрос заключался в эффективности такого механизма. Если реакции, порождающие сложные молекулы, происходили в обширном древнем океане, их продукты мгновенно разбавлялись и рассеивались, не имея шансов накопиться и вступить во взаимодействие друг с другом. С другой стороны, если местом зарождения жизни были небольшие водоемы (лужи, прибрежные лагуны), то возникает проблема с частотой событий. Молния — явление мощное, но относительно редкое и случайное. Маловероятно, что она ударяла бы в одно и то же место с регулярностью, достаточной для запуска и поддержания сложных химических процессов, ведущих к жизни.
Обратите внимание: Исследователи получили 20 новых сигналов из космоса. Каково их происхождение?.
Таким образом, ученым пришлось искать альтернативные, более распространенные и постоянные источники энергии, которые могли бы питать химию зарождения жизни на ранней Земле.
Гипотеза микроразрядов: энергия в каждой капле
Именно такое решение и предложили стэнфордские исследователи. Их гипотеза смещает фокус с грозовых туч на поверхность океанов и водопадов. Суть идеи заключается в следующем: когда микроскопические капли воды (например, в морских брызгах, тумане или аэрозоле от водопадов) находятся в воздухе, они естественным образом приобретают электрические заряды — одни положительные, другие отрицательные. Когда две такие разноименно заряженные капли сталкиваются или сближаются, между ними может проскочить миниатюрная электрическая искра — микроразряд.
В отличие от молний, эти разряды не видны глазу и не сопровождаются громом, но их энергия достаточна для запуска химических реакций. Главное же их преимущество — повсеместность и постоянство. На планете, покрытой океанами, с активной гидросферой, такие микроразряды происходили и происходят буквально каждую секунду в огромных количествах, создавая стабильный и глобальный фон энергии для пребиотической химии.
Проверка гипотезы: современный взгляд на эксперимент Миллера-Юри
Чтобы доказать свою теорию, ученые провели остроумный эксперимент, который можно считать усовершенствованной версией опыта Миллера-Юри. Они также воссоздали в лабораторной установке предполагаемый состав первичной атмосферы Земли. Однако вместо того чтобы бить по газовой смеси искусственной молнией, исследователи распылили в нее мельчайшие капли воды, создав аэрозоль.
С помощью высокоскоростной съемки им удалось зафиксировать ожидаемый эффект: между заряженными каплями действительно возникали крошечные электрические искры. Но настоящим открытием стал результат химического анализа. После проведения эксперимента в среде обнаружились не просто аминокислоты, а более сложные и значимые молекулы — глицин (простейшая аминокислота) и урацил (одно из азотистых оснований, входящих в состав РНК). Это прямое доказательство того, что энергия микроразрядов способна приводить к синтезу критически важных для жизни органических соединений.
Значение открытия: от Земли к другим мирам
Результаты работы, опубликованные в авторитетном журнале «Scientific Progress», имеют далеко идущие последствия для науки о происхождении жизни. Они предлагают более правдоподобный и эффективный механизм, чем гипотеза о молниях. Микроразряды в водяных аэрозолях представляют собой постоянный, повсеместный и мощный источник энергии, который мог действовать на всей поверхности молодой планеты, значительно повышая вероятность возникновения и накопления пребиотических молекул.
Более того, эта гипотеза выходит за рамки земной истории. Предложенный механизм является универсальным. Если для запуска химии, ведущей к жизни, достаточно наличия жидкой воды, атмосферы и процессов, приводящих к образованию аэрозолей (океанские волны, геотермальная активность, ветер), то шансы найти жизнь за пределами Земли возрастают. Любая экзопланета или спутник с океанами или активным гидрологическим циклом может обладать собственным, невидимым «электрическим двигателем» пребиотической эволюции. Это открывает новые перспективы для астробиологии и поисков жизни во Вселенной.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Происхождение жизни остается одной из величайших научных загадок.