Произходът на живота на Земята
е една от големите мистерии на науката. Бяха предложени различни отговори, всички от които остават непроверени. За да разберем дали сме сами в галактиката, ще трябва да разберем по-добре какви геохимични условия са подхранвали първите форми на живот. Какви водни, химични и температурни цикли са насърчили химичните реакции, които са позволили на нашата планета да се появи живот.Теории и експерименти за произхода на живота
Тъй като животът е възникнал в до голяма степен непознати повърхностни условия от ранната история на Земята, отговорът на тези и други въпроси остава предизвикателство.
Няколко основополагащи експеримента по тази тема са проведени в Чикагския университет, включително експеримента на Милър-Юри, който предполага как градивните елементи на живота могат да се образуват в първична супа.
Кога е възникнал животът на Земята
Земята е на около 4, 5 милиарда години. Учените смятат, че преди 4, 3 милиарда години Земята може да е създала условия, подходящи за поддържане на живот. Най-старите известни вкаменелости обаче са само на 3, 7 милиарда години. По време на този прозорец от 600 милиона години животът може да се е появявал многократно, само за да бъде потушен от катастрофални сблъсъци с астероиди и комети.
Подробностите за тези ранни събития не са добре запазени в най-старите скали на Земята. Някои намеци идват от най-старите циркони, изключително издръжливи минерали, образувани в магмата. Учените са открили следи от форма на въглерод - важен елемент в живите организми - в един такъв циркон на 4, 1 милиарда години. Въпреки това, той не предоставя достатъчно доказателства, за да докаже съществуването на живот на тази ранна дата.
Къде е започнал животът на Земята
Две възможности се разглеждат от науката:
- във вулканично активни хидротермални среди на сушата;
- в морето.
Някои микроорганизми виреят в парещата, силно киселинна среда на горещи извори като тези, които се срещат днес в Исландия, Норвегия и Националния парк Йелоустоун. Същото важи и за дълбоководните хидротермални отвори. Тези подобни на комини отвори се образуват там, където морската вода влиза в контакт с магмата на океанското дъно, което води до потоци от прегрети струи. Микроорганизмите, които живеят в близост до такива струи, са накарали някои учени да ги предположат като родни места на първите форми на живот на Земята.
Органични молекули може също да са се образували в определени видове глинести минерали, които биха могли да предложат благоприятни условия за защита и съхранение. Това може да се е случило на Земята по време на нейната ранна история или на комети и астероиди, които по-късно са ги донесли на Земята при сблъсъци. Това предполага, че същият процес може да е зародил живот на планети другаде във Вселената.
Какви са съставките на живота на Земята
Рецептата за създаване на живот се състои от:
- постоянен източник на енергия;
- органични съединения;
- вода.
Слънчевата светлина осигурява източник на енергия на повърхността, който задвижва фотосинтезата. На океанското дъно геотермалната енергия доставя химическите хранителни вещества, от които организмите се нуждаят, за да живеят.
Също така решаващи са елементите, важни за живота. За нас това са въглерод, водород, кислород, азот и фосфор. Но има няколко научни мистерии за това как тези елементи са се озовали заедно на Земята. Например учените не биха очаквали планета, която се е образувала толкова близо до слънцето, да включва естествено въглерод и азот. Тези елементи стават твърди само при много ниски температури, каквито съществуват във външната слънчева система, а не по-близо до Слънцето, където е Земята. Освен това въглеродът, подобно на златото, рядко се среща на повърхността на Земята. Това е така, защото въглеродът се свързва химически по-често с желязото, отколкото със скалата. Златото също се свързва по-често с метала, така че по-голямата част от него се озовава в ядрото на Земята. И така, как малките количества открити на повърхността са попаднали там? Възможно ли е подобен процес да се е развил и на други планети?
Последната съставка е водата. Сега водата покрива около 70 процента от повърхността на Земята, но колко е била на повърхността преди 4 милиарда години? Подобно на въглерода и азота, водата е много по-вероятно да стане част от твърди обекти, които са се образували на по-голямо разстояние от Слънцето. За да обясни присъствието му на Земята, една теория предполага, че клас метеорити, наречени въглеродни хондрити, са се образували достатъчно далеч от Слънцето, за да служат като система за доставка на вода.
Кои са основните научни теории за възникването на живота
Има няколко теории за това как се е появил животът на Земята.
Животът се е появил от първична супа
Като дипломиран студент в Чикагския университет през 1952 година Стенли Милър извършва известен експеримент с Харолд Юри, нобелов лауреат по химия. Техните резултати изследват идеята, че животът се формира в първична супа.
Милър и Юри инжектират амоняк, метан и водни пари в затворен стъклен контейнер, за да симулират това, което тогава се смята за условията на ранната атмосфера на Земята. След това те прекарват електрически искри през контейнера, за да симулират мълния. Аминокиселините, градивните елементи на протеините, скоро се образуват. Милър и Юри осъзнават, че този процес може да е проправил пътя за молекулите, необходими за създаването на живот.
Сега учените вярват, че ранната атмосфера на Земята е имала различен химически състав от рецептата на Милър и Юри. Въпреки това експериментът дава началото на нова научна област, наречена пребиотична или абиотична химия, или химията, която предшества произхода на живота. Това е обратното на биогенезата, идеята, че само един жив организъм може да породи друг жив организъм.
Животът е засят от комети или метеорити
Някои учени смятат, че някои от важните за живота молекули може да се произвеждат извън Земята. Те предполагат, че тези съставки идват от метеорити или комети.
Скот Сандфорд от изследователския център на НАСА Еймс, публикуваха изследване, което показва, че сложните органични съединения са лесно произведени при условия, които вероятно са преобладавали в ранната слънчева система, когато са се образували много метеорити.
Тогава метеоритите може да са послужили като космически транспортьори, донесли молекулярни семена на Земята. През 1969 година метеорит, паднал в Австралия, се оказва, че съдържа десетки различни аминокиселини – градивните елементи на живота.
Кометите също може да са предложили пътуване на пътуващите на стоп молекули, свързани със Земята, според експериментални резултати, публикувани през 2001 година от екип изследователи от Националната лаборатория в Аргон, Калифорнийския университет в Бъркли и Националната лаборатория на Лорънс Бъркли. Като показва, че аминокиселините могат да оцелеят при сблъсък на огнена комета със Земята, екипът подкрепя идеята, че суровините за живота идват от Космоса.
През 2019 година екип от изследователи във Франция и Италия съобщава, че е открил извънземен органичен материал, запазен в седиментите на 3, 3 милиарда години в Барбъртън, Южна Африка. Екипът предлага микрометеорити като вероятен източник на материала.
Какви изследвания провеждат в момента учените от Чикаго за произхода на живота
Днес изследванията за произхода на живота в Чикаго се разширяват. Учените успяха да открият все повече и повече екзопланети - тоест планети около звезди другаде в галактиката - въпросът какви са основните съставки за живота и как да се търсят признаци отново е актуален.
Новата инициатива на университета в Чикаго, наречена Произход на живота, за координиране на изследователските усилия за произхода на живота на Земята вече работи. В инициативата участват учени от няколко отдела по Физически науки, включително специалисти по химия, астрономия, геология и геофизика. Различни мисии, както и съвременни телескопи събират изумителни данни за слънчевата система и планетите. Напредъкът в тази област продължава и вероятно ще завърши с успех.
Вижте още какво значи, че Земята дебелее.
Коментари