Дослідники з Інституту астрономії Макса Планка та Мюнхенського університету Людвіга Максиміліана запропонували новий сценарій виникнення перших будівельних блоків життя на Землі приблизно 4 мільярди років тому. Експериментально вони показали, як частинки заліза з метеорів і вулканічного попелу могли служити каталізаторами для перетворення ранньої атмосфери, багатої на вуглекислий газ, на вуглеводні, а також на ацетальдегід і формальдегід, які, у свою чергу, можуть служити будівельними блоками для жирних кислот, нуклеооснов. , цукру та амінокислоти. Їхня стаття «Синтез пребіотичної органіки з CO 2 шляхом каталізу за допомогою метеоритних і вулканічних частинок» опублікована в журналі Scientific Reports .
Наскільки нам відомо, життя на Землі виникло лише через 400-700 мільйонів років після того, як утворилася сама Земля. Це досить швидкий розвиток. Для порівняння візьміть до уваги, що після цього знадобилося близько 2 мільярдів років для формування перших правильних (еукаріотичних) клітин. Першим кроком до виникнення життя є утворення органічних молекул, які можуть служити будівельним матеріалом для організмів. Враховуючи те, як швидко виникло саме життя, було б вірогідно, що цей відносно простий перший крок також був зроблений швидко.
Дослідження, описане тут, представляє новий спосіб утворення таких органічних сполук у планетарному масштабі в умовах, поширених на ранній Землі. Ключову допоміжну роль відіграють частинки заліза, отримані з метеоритів, які діють як каталізатор. Каталізатори – це речовини, присутність яких прискорює певні хімічні реакції, але які не використовуються в цих реакціях. Таким чином, вони схожі на інструменти, які використовуються у виробництві: інструменти необхідні, щоб виготовити, скажімо, автомобіль, але після того, як один автомобіль буде побудований, інструменти можуть бути використані для створення наступного.
Від промислової хімії до витоків Землі
Головним джерелом натхнення для дослідження стала промислова хімія. Зокрема, Олівер Трапп, професор Мюнхенського університету Людвіга Максиміліана та науковий співробітник Інституту астрономії імені Макса Планка (MPIA), цікавився, чи так званий процес Фішера-Тропша для перетворення монооксиду вуглецю та водню на вуглеводні в присутності Металевих каталізаторів, можливо, не було аналогів на ранній Землі з атмосферою, багатою вуглекислим газом.
«Коли я подивився на хімічний склад залізного метеорита Кампо-дель-Сьєло, який складається із заліза, нікелю, деякої кількості кобальту та невеликої кількості іридію, я одразу зрозумів, що це ідеальний каталізатор Фішера-Тропша», — пояснює Трапп. Логічним наступним кроком була організація експерименту для перевірки космічної версії Фішера-Тропша.
Дмитро Семенов, співробітник Інституту астрономії Макса Планка, каже: «Коли Олівер розповів мені про свою ідею експериментально дослідити каталітичні властивості частинок залізних метеоритів для синтезу будівельних блоків для життя, моєю першою думкою було, що ми також повинні вивчати каталітичні властивості частинок вулканічного попелу. Зрештою, рання Земля мала бути геологічно активною. В атмосфері та на перших масивах суші мало бути багато дрібних частинок попелу».