Роль метеоритного железа в возникновении жизни на Земле

25 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Общество Макса Планка

Исследователи из Института астрономии Макса Планка и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана предложили новый сценарий появления первых строительных блоков жизни на Земле примерно 4 миллиарда лет назад.

Экспериментально они показали, как частицы железа из метеоритов и вулканического пепла могли служить катализаторами для преобразования ранней атмосферы, богатой углекислым газом, в углеводороды, а также ацетальдегид и формальдегид, которые, в свою очередь, могут служить строительными блоками для жирных кислот и нуклеиновых оснований. , сахара и аминокислоты. Их статья «Синтез пребиотической органики из CO2 путем катализа метеоритными и вулканическими частицами» опубликована в журнале Scientific Reports.

Насколько нам известно, жизнь на Земле возникла всего через 400–700 миллионов лет после формирования самой Земли. Это довольно быстрое развитие. Для сравнения учтите, что впоследствии потребовалось около 2 миллиардов лет для формирования первых собственно (эукариотических) клеток. Первым шагом на пути к возникновению жизни является образование органических молекул, которые могут служить строительными блоками для организмов. Учитывая, как быстро возникла сама жизнь, вполне вероятно, что этот сравнительно простой первый шаг также был завершен быстро.

Описанное здесь исследование представляет новый способ формирования таких органических соединений в планетарных масштабах в условиях, преобладавших на ранней Земле. Ключевую вспомогательную роль играют частицы железа, образующиеся из метеоритов, которые действуют как катализатор. Катализаторы – это вещества, присутствие которых ускоряет определенные химические реакции, но которые не расходуются в этих реакциях. В этом смысле они подобны инструментам, используемым в производстве: инструменты необходимы, скажем, для производства автомобиля, но после того, как построен один автомобиль, эти инструменты можно использовать для создания следующего.

Ключевым источником вдохновения для исследования послужила промышленная химия. В частности, Оливер Трапп, профессор Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, и научный сотрудник Макса Планка из Института астрономии Макса Планка (MPIA), задались вопросом, существует ли так называемый процесс Фишера-Тропша для превращения окиси углерода и водорода в углеводороды в присутствии Металлических катализаторов, возможно, не было аналога на ранней Земле с атмосферой, богатой углекислым газом.

«Когда я посмотрел на химический состав железного метеорита Кампо-дель-Сьело, состоящего из железа, никеля, небольшого количества кобальта и небольшого количества иридия, я сразу понял, что это идеальный катализатор Фишера-Тропша», — объясняет Трапп. Следующим логическим шагом была постановка эксперимента по проверке космической версии Фишера-Тропша.

Дмитрий Семенов, сотрудник Института астрономии Макса Планка, говорит: «Когда Оливер рассказал мне о своей идее экспериментально исследовать каталитические свойства частиц железного метеорита для синтеза строительных блоков жизни, моей первой мыслью было, что нам также следует изучить каталитические свойства частиц вулканического пепла. В конце концов, ранняя Земля должна была быть геологически активной. В атмосфере и на первых массивах суши Земли должно было быть много мелких частиц пепла».

Для своих экспериментов Трапп и Семенов объединились с доктором философии Траппа. студентка София Питерс, которая будет проводить эксперименты в рамках своей докторской диссертации. работа. Для получения доступа к метеоритам и минералам, а также опыта в анализе таких материалов они обратились к минералогу Руперту Хохляйтнеру, эксперту по метеоритам в Минералогическом государственном собрании в Мюнхене.