Лава может быть строительным материалом для жизни
Новое исследование, проведенное учеными из Кембриджского университета, предполагает, что ключевые ингредиенты жизни — нитрилы и изонитрилы — могли образоваться из богатых графитом вулканических жерл на новообразованной Земле.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Life, представляют собой пошаговый сценарий того, как эти важнейшие соединения могли образоваться в адских условиях молодой планеты.
Новая «вулканическая» теория жизни
Ученые полагают, что около 4,3 миллиарда лет назад, в эпоху катархея — самый ранний период в истории Земли, — объект размером с Луну столкнулся с Землей, в результате чего железо вступило в реакцию с водой.
Эти столкновения привели к кратковременному образованию атмосферы, богатой водородом, что привело к уменьшению содержания углерода в атмосфере. Восстановленный углерод конденсировался в виде густой дымки, которая дождем падала на горячую поверхность и впитывалась в земную кору.
Когда древняя магма просочилась сквозь насыщенную графитом кору, она очистила вулканические газы. В результате были получены значительные количества нитрилов и изонитрилов, необходимых для пребиотической химии.
«Приготовить» нитрилы и изонитрилы в грязной первобытной среде непросто. Вот тут-то и пригодится графит. Когда температура магмы достигает обжигающих 1700 °C, графит вытягивает всю грязь, оставляя после себя обтекаемый коктейль из HCN, цианоацетилена (HC3N), изоцианида водорода (HNC) и другого.
Согласно модели, при таких температурах и давлении, в 100 раз превышающем атмосферное, концентрация HCN может достигать 1%, HC3N — около 1 ppm, а HNC — около 0,01%. Уровень метилизоцианида, по оценкам, находится в пределах 1 промилле.
Проверив эту модель, ученые пришли к выводу, что насыщение графитом, температура выше 1700 °C и высокое давление позволяют получать пребиотические химикаты. «Когда железо вступает в реакцию с водой, образуется туман, который конденсируется и смешивается с земной корой. При нагревании остаются полезные азотсодержащие соединения», — пишут авторы.
Однако при слишком низкой температур большая часть углерода и азота задерживается в графите и газообразном N2. Требуемые сверхвысокие температуры указывают на особые вулканические условия, такие как коматииты — обжигающе горячие лавовые потоки, обнаруженные на ранней Земле более 3,5 миллиардов лет назад.