Încărcările determină picături de apă într-o atmosferă de pământ timpurie pentru a construi substanțe chimice dinainte de viață.
Știm că Pământul a format acum aproximativ 4,54 miliarde de ani și că primele forme de viață cu celule au fost prezente la aproximativ 1 miliard de ani după aceea. Ceea ce nu știm este ceea ce a declanșat procesul care a transformat planeta noastră dintr -o bilă stearpă de stâncă într -o lume care găzduiește o abundență uimitoare de forme de viață. „Încercăm să înțelegem cum mergeți de la non-viață la viață. Acum cred că am adus o contribuție reală la rezolvarea acestui mister ”, spune Richard Zare, profesor de chimie al Universității Stanford. Zare este autorul principal al studiului recent într -un proces electrochimic necunoscut anterior, care ar fi putut ajuta la furnizarea de materii prime necesare pe viață.
Echipa lui Zare a demonstrat existența micro-lightning, foarte mici descărcări de energie electrică, care apar între picături minuscule de spray de apă. Când sunt declanșate într-un amestec de gaze realizate pentru a reproduce atmosfera pe Pământul timpuriu, aceste micro-lumini au produs compuși chimici folosiți de viața actuală, precum glicina, uracilul și ureea, împreună cu precursorii chimici precum cianoacetilenul și cianida hidrogen. „Nu spun că este singurul mod în care s -ar putea întâmpla acest lucru – nu am fost acolo”, a recunoscut Zare. „Dar este un nou mecanism plauzibil care ne oferă blocuri de viață.”
Fulger în bec
Cercetările științifice asupra începuturilor vieții pe Pământ au început în anii 1920 cu Aleksander Oparin și JBS Haldane, oamenii de știință care au propus independent că viața pe pământ ar fi putut apărea printr -un proces de evoluție chimică treptată. În opinia lor, moleculele anorganice ar fi putut reacționa din cauza energiei de la soare sau lovituri de fulgere pentru a forma blocuri de construcție ale vieții, cum ar fi aminoacizii. Aceste blocuri de construcție, au susținut Oparin și Haldane, s -ar fi putut acumula în oceane, făcând o „supă primordială”.
Acest concept Oparin-Haldane a fost testat de Stanley Miller și Harold Urey într-un experiment de ultimă generație realizat la Universitatea din Chicago în 1953. „Au luat un bec de sticlă și o bujie ca într-o mașină”, a spus Zare. „Au încărcat becul cu gaze precum metan, amoniac, vapori de apă și au făcut o scânteie să treacă prin bec.” Miller și Urey au descoperit că acest lucru a declanșat formarea de glicină, cianură de hidrogen, alanină și alte blocuri de viață. Dar au existat obiecții importante cu privire la ipoteza Miller-Wey, recunoaște Zare.
Mărimea contează
Prima obiecție a fost că loviturile de fulgere erau intermitente și imprevizibile. Compușii făcuți de atacurile fulgerului în atmosferă ar fi devenit dispersate pe scară largă, ceea ce contează foarte mult, deoarece a face suficient de simplu blocuri de construcție nu este suficientă. Aceste blocuri de construcții trebuie să rămână în apropiere pentru a se combina în molecule mai mari precum proteinele. Pentru a începe cu adevărat viața, fulgerul propus de Miller și Urey ar trebui să arunce materialul în aceeași baltă de mai multe ori, ceea ce pare destul de puțin probabil.
Primele indicii la o alternativă la fulger a apărut în 2024, când o echipă de oameni de știință indieni conduși de Shidbas Banerjee observat Că picăturile de apă neutre electrice, cu dimensiuni micronice din spray-uri sonice, umidificatoare, sticle de pulverizare, etc. Banerjee a atribuit acest fenomen descărcărilor electrice într -o coronă care înconjoară picăturile de apă individuale, dar Zare a dorit să investigheze un pic mai departe acest fenomen.
S -a dovedit că Miller și Urey ar fi putut avea dreptate că viața a început cu ceva foarte asemănător cu fulgerul. Este doar fulgerul a fost probabil mult, mult mai mic decât credeau ei.
Picături de levitație
Zare și echipa sa, la fel ca Banerjee și colegii săi, au început cu picături de apă neutre electric. Au suspendat aceste picături la mijlocul aerului folosind levitație acustică și au înregistrat comportamentul picăturilor cu o cameră de mare viteză. Când o picătură a fost stropită prin deplasarea hardware -ului acustic mai aproape, picăturile mai mici au început să -și despartă suprafața și să leviteze în jurul ei. În acest moment, atât picăturile mici, cât și cele mari au devenit încărcate electric. „Electronii au sărit de la picăturile mari pe picăturile mai mici”, explică Zare. Așadar, picăturile mari au sfârșit cu o încărcare pozitivă, în timp ce picăturile mai mici au obținut sarcini negative.
Pentru a confirma acest mecanism de acumulare de încărcare electrică, echipa a plasat electrozi negativ și încărcați pozitiv pe părțile opuse ale picăturilor de levitație. Camera a înregistrat picături mici gravitarea spre suprafața încărcată pozitiv. Dar a înregistrat și altceva. „Am putea vedea sarcina de încărcare între picături încărcate negativ și pozitiv”, spune Zare. „Aceasta a fost într -adevăr o surpriză. Este o veste! Cu toții am văzut fulgere, dar nimeni nu a văzut niciodată micro-lightning în picături. ”
Odată ce echipa sa a bătut în cuie modul în care picăturile devin încărcate electric și cum funcționează fenomenul micro-luminos, au recreat experimentul Miller-Chey. Doar fără bujii.
Ingrediente ale vieții
După ce micro-luminile au început să sară între picături într-un amestec de gaze similare cu cel utilizat de Miller și Urey, echipa a examinat compoziția lor chimică cu un spectrometru de masă. Au confirmat glicina, uracilul, ureea, cianoetilena și s -au făcut o mulțime de alți compuși chimici. „Micro-luminile au făcut ca toate moleculele organice să fie observate anterior în experimentul Miller-Curey fără nicio tensiune externă aplicată”, susține Zare.
Dar ne aduce cu adevărat mai aproape de a explica începuturile vieții? La urma urmei, Miller și Urey au demonstrat deja că acele molecule ar putea fi produse de deversările electrice în atmosfera unui pământ primordial – contează atât de mult de unde provin acele descărcări? Zare susține că da.
„Fulgerul este intermitent, așa că ar fi greu să se concentreze aceste molecule. Dar dacă te uiți la valurile care se prăbușesc în roci, poți crede că spray -ul ar intra cu ușurință în crevele din aceste roci ”, sugerează Zare. El sugerează că apa din aceste fisuri se va evapora, un nou spray va intra și va evapora din nou și din nou. Uscarea ciclică ar permite precursorilor chimici să se construiască în molecule mai complexe. „Când treceți printr -un ciclu atât de uscat, provoacă polimerizare, care este modul în care faceți ADN -ul”, susține Zare. Deoarece sursele de spray erau probabil frecvente pe Pământul timpuriu, Zare consideră că acest proces ar putea produce substanțe chimice mult mai organice decât alternative potențiale precum lovituri de trăsnet, orificii de aerisire hidrotermale sau comete care afectează.
Dar chiar dacă micro-lightning-ul a produs într-adevăr blocurile de bază ale vieții de pe Pământ, încă nu suntem siguri cum acestea combinate în organismele vii. „Nu am făcut viață. Am demonstrat doar un posibil mecanism care ne oferă niște compuși chimici pe care îi găsiți în viață ”, spune Zare. „Este foarte important să ai multă smerenie cu aceste lucruri.”
Progrese științifice, 2025. DOI: 10.1126/sciadd.adt8979
Jacek Krywko este un scriitor de știință și tehnologie independentă care acoperă explorarea spațială, cercetarea inteligenței artificiale, informatică și tot felul de vrăjitorie de inginerie.
Comentarii recente