Раскрыта роль молний в возникновении жизни на Земле

Ученые Центра изучения экзопланет Университета Сент-Эндрюс в Шотландии раскрыли, что роль молний в фиксации атмосферного азота для живых организмов была меньше, чем предполагалось раннее. Согласно общепринятой гипотезе, грозы являлись главным источником биодоступного азота на ранней Земле. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Азот является ключевым элементом для возникновения и эволюции жизни, поскольку он входит в состав биологически активных молекул и полимеров, в том числе ДНК и белков. Однако азот содержится в атмосфере Земли преимущественно в виде нереакционного молекулярного азота N2, недоступной для большинства живых организмов. Некоторые микроорганизмы являются азотфиксирующими, то есть они преобразовывают атмосферный азот в биодоступные формы, такие как аммоний, который в дальнейшем подвергается нитрификации.

До возникновения живых организмов азотфиксация происходила благодаря естественным процессам с выделение большого количества энергии, такие как атмосферные разряды. Чтобы определить роль молний в создании биодоступных форм азота, ученые провели серию экспериментов с искровыми разрядами в колбах, заполненных смесью газов N2/CO2 and N2/O2. Первая смесь имитирует атмосферу ранней Земли с большой концентрацией углекислого газа, вторая — современную атмосферу.

Результаты показали, что, несмотря на различия в химическом составе атмосфер ранней и современной Земли, роль молний в фиксации азота была одинаковой. Изотопный анализ полученных оксидов азота — нитритов и нитратов — дал соотношение изотопа-15 к изотопу-14 на уровне 6-15 промиллей. Это намного меньше, чем соотношение изотопов азота в породах возрастом более 3,2 миллиарда лет. Таким образом, биологическая фиксация уже должна была существовать более трех миллиардов лет.

Отмечается, что некоторые образцы пород, относящиеся к палеоархейской эре, возрастом 3,7 миллиарда лет характеризуются соотношением изотопов азота, соответствующим полученном в эксперименте. Это указывает на то, что молнии могли играть важную роль в фиксации азота лишь для самых ранних экосистем Земли, в которых жили первые одноклеточные организмы.