Fırtınalı, aktif bir güneş Dünya’da yaşamı başlatmış olabilir

Yeni bir çalışma bulgusu, Dünya’daki yaşamın ilk yapı taşlarının güneşimizin püskürmeleri sayesinde oluşmuş olabilir.

Bir dizi kimyasal deney, güneş parçacıklarının Dünya’nın erken atmosferindeki gazlarla çarpışarak proteinlerin ve organik yaşamın temel yapı taşları olan amino asitleri ve karboksilik asitleri nasıl oluşturabildiğini gösteriyor. Bulgular dergide yayınlandı Hayat.

Pek çok bilim adamı, yaşamın kökenini anlamak için, proteinlerin ve tüm hücresel yaşamın ham maddesi olan amino asitlerin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışır. En iyi bilinen öneri, 1800’lerin sonlarında, bilim adamlarının yaşamın “sıcak küçük bir havuzda” başlamış olabileceğini tahmin etmesiyle ortaya çıktı: Şimşek, ısı ve diğer enerji kaynakları tarafından harekete geçirilen ve konsantre miktarlarda birbirine karışabilen kimyasallardan oluşan bir çorba. organik moleküller oluşturur.

1953’te Chicago Üniversitesi’nden Stanley Miller, laboratuvarda bu ilkel koşulları yeniden yaratmaya çalıştı. Miller kapalı bir odayı metan, amonyak, su ve moleküler hidrojenle (Dünya’nın erken atmosferinde yaygın olduğu düşünülen gazlar) doldurdu ve şimşeği simüle etmek için tekrar tekrar bir elektrik kıvılcımı ateşledi. Bir hafta sonra Miller ve lisansüstü danışmanı Harold Urey, odanın içeriğini analiz ettiler ve 20 farklı amino asidin oluştuğunu buldular.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde yıldız astrofizikçisi ve yeni makalenin ortak yazarı Vladimir Airapetian, “Bu büyük bir keşifti” dedi. “Erken Dünya atmosferinin temel bileşenlerinden, bu karmaşık organik molekülleri sentezleyebilirsiniz.”

Ancak son 70 yıl bu yorumu karmaşıklaştırdı. Bilim adamları artık amonyağa inanıyor (NH₃) ve metan (CH₄) çok daha az boldu; bunun yerine, Dünya’nın havası karbondioksit ( CO₂) ve moleküler nitrojen (N₂), parçalamak için daha fazla enerji gerektiren. Bu gazlar hala amino asitler verebilir, ancak büyük ölçüde azaltılmış miktarlarda.

Alternatif enerji kaynakları arayan bazı bilim adamları, gelen göktaşlarından gelen şok dalgalarına işaret ettiler. Diğerleri güneş ultraviyole radyasyonunu gösterdi. NASA’nın Kepler misyonundan elde edilen verileri kullanan Airapatian, yeni bir fikre işaret etti: güneşimizden gelen enerjik parçacıklar.

Kepler uzaktaki yıldızları yaşam döngülerinin farklı aşamalarında gözlemledi, ancak verileri güneşimizin geçmişi hakkında ipuçları veriyor. 2016 yılında Airapetian bir çalışma yayınladı Dünya’nın ilk 100 milyon yılında güneşin yaklaşık %30 daha sönük olduğunu öne sürüyor. Ancak güneş “süper patlamaları” – bugün yalnızca 100 yılda bir gördüğümüz güçlü patlamalar – her 3-10 günde bir patlamış olmalıydı. Bu süper parlamalar, atmosferimizle düzenli olarak çarpışan ve kimyasal reaksiyonları başlatan ışık hızına yakın parçacıklar fırlatır.

Airapetian, “O makaleyi yayımlar yayınlamaz Japonya’dan Yokohama Ulusal Üniversitesi ekibi benimle temasa geçti” dedi.

Orada kimya profesörü olan Dr. Kobayashi, son 30 yılını prebiyotik kimyası okuyarak geçirmişti. Galaktik kozmik ışınların (güneş sistemimizin dışından gelen parçacıklar) erken Dünya atmosferini nasıl etkilemiş olabileceğini anlamaya çalışıyordu. Kobayashi, “Çoğu araştırmacı galaktik kozmik ışınları görmezden geliyor çünkü parçacık hızlandırıcılar gibi özel ekipman gerektiriyorlar” dedi. “Tesislerimizin yakınında bunlardan birkaçına erişebilecek kadar şanslıydım.” Kobayashi’nin deney düzeneğinde yapılacak küçük değişiklikler, Airapatian’ın fikirlerini teste tabi tutabilir.

Airapetian, Kobayashi ve işbirlikçileri, bugün anladığımız şekliyle erken Dünya atmosferine uyan bir gaz karışımı yarattılar. Karbon dioksit, moleküler nitrojen, su ve değişken miktarda metanı birleştirdiler. (Dünya’nın erken atmosferindeki metan oranı belirsizdir, ancak düşük olduğu düşünülmektedir.) Gaz karışımlarını protonlarla (güneş parçacıklarını simüle ederek) püskürttüler veya kıvılcım deşarjlarıyla (yıldırımı simüle ederek) ateşlediler ve karşılaştırma için Miller-Urey deneyini tekrarladılar.

Metan oranı %0,5’in üzerinde olduğu sürece, protonlar (güneş parçacıkları) tarafından atılan karışımlar saptanabilir miktarlarda amino asitler ve karboksilik asitler üretti. Ancak kıvılcım deşarjları (yıldırım), herhangi bir amino asit oluşmadan önce yaklaşık %15’lik bir metan konsantrasyonu gerektiriyordu.

Airapetian, “Ve %15 metanda bile, amino asitlerin şimşekle üretim hızı protonlardan milyon kat daha az” diye ekledi. Protonlar ayrıca kıvılcım deşarjlarıyla ateşlenenlerden daha fazla karboksilik asit (bir amino asit öncüsü) üretme eğilimindeydi.

Her şey eşit olduğunda, güneş parçacıkları yıldırımdan daha verimli bir enerji kaynağı gibi görünüyor. Ancak Airapetian, muhtemelen diğer her şeyin eşit olmadığını öne sürdü. Miller ve Urey, “sıcak küçük gölet” zamanında şimşeğin bugün olduğu kadar yaygın olduğunu varsaydılar. Ancak yükselen sıcak havanın oluşturduğu gök gürültülü bulutlardan gelen şimşek, %30 daha loş bir güneş altında daha nadir olurdu.

Airapetian, “Soğuk koşullarda asla şimşek olmaz ve Dünya’nın ilk zamanları oldukça zayıf bir güneş altındaydı.” Dedi. “Bu, bunun yıldırımdan gelemeyeceği anlamına gelmez, ancak şimşek olasılığı artık daha az ve güneş parçacıkları daha olası görünüyor.”

Bu deneyler, aktif genç güneşimizin yaşamın öncüllerini daha önce varsayıldığından daha kolay ve belki de daha önce katalize etmiş olabileceğini gösteriyor.