211service.com
Hvordan lynnedslag kan forklare livets opprinnelse – på jorden og andre steder
Johannes Plenio/Pexels
Jakten på liv på andre planeter ligner mye på matlaging. (Bær med meg et øyeblikk.) Du kan ha alle ingrediensene på ett sted – vann, et varmt klima og tykk atmosfære, de riktige næringsstoffene, organisk materiale og en energikilde – men hvis du ikke har noen prosesser eller forhold som faktisk kan gjøre noe med disse ingrediensene, du har bare en haug med råvarer som går ingensteds.
Så noen ganger trenger livet en gnist av inspirasjon – eller kanskje flere billioner av dem. En ny studie publisert i Nature Communications antyder at lyn kan ha vært en nøkkelkomponent i å gjøre fosfor tilgjengelig for organismer å bruke da livet på jorden først dukket opp for rundt 3,5 milliarder år siden. Fosfor er avgjørende for å lage DNA, RNA, ATP (energikilden til alt kjent liv) og andre biologiske komponenter som cellemembraner.
Denne studien var faktisk en heldig oppdagelse, sier Benjamin Hess, en Yale University-forsker og hovedforfatter av den nye artikkelen. Det åpner nye muligheter for finne liv på jordlignende planeter .
Dette er ikke første gang lyn har blitt foreslått som en viktig del av det som gjorde livet mulig på jorden. Laboratorieeksperimenter har vist at organiske materialer produsert ved lynnedslag kan ha inkludert forløperforbindelser som aminosyrer (som kan gå sammen for å danne proteiner).
Denne nye studien diskuterer lynets rolle på en annen måte. Et stort spørsmål forskerne alltid har tenkt på har å gjøre med måten tidlig liv på jorden fikk tilgang til fosfor på. Selv om det var rikelig med vann og karbondioksid tilgjengelig å jobbe med for milliarder av år siden, ble fosfor pakket inn i uløselige, ureaktive bergarter. Med andre ord var fosforet i utgangspunktet låst bort for godt.
Hvordan fikk organismer tilgang til dette essensielle elementet? Den rådende teorien har vært at meteoritter leverte fosfor til jorden i form av et mineral kalt schreibersite - som kan løses opp i vann, noe som gjør det lett tilgjengelig for livsformer å bruke. Det store problemet med denne ideen er at da livet begynte for over 3,5 til 4,5 milliarder år siden, avtok meteorittnedslagene eksponentielt. Planeten trengte mye fosforholdig schreibersitt for å opprettholde liv. Og meteorittnedslag ville også ha vært destruktive nok til, vel, å drepe gryende liv for tidlig (se: dinosaurene) eller fordampe det meste av schreibersitten som leveres.
Hess og kollegene mener de har funnet løsningen. Schreibersite finnes også i glassmaterialer kalt fulguritter, som dannes når belysning treffer jorden. Når fulguritt dannes, inkorporerer det fosfor fra terrestriske bergarter. Og det er løselig i vann.
Forfatterne av den nye studien samlet inn fulguritt som ble produsert ved at belysning traff bakken i Illinois i 2016, i utgangspunktet bare for å studere effektene av ekstrem blitsoppvarming som er bevart i denne typen prøver. De fant at fulgurittprøven var laget av 0,4 % schreibersitt.
Derfra var det bare å beregne hvor mye schreibersitt som kunne ha blitt produsert av lynet for milliarder av år siden, rundt den tiden det første livet dukket opp på jorden. Det er et vell av litteratur som anslår eldgamle nivåer av atmosfærisk karbondioksid, en medvirkende årsak til lynnedslag. Bevæpnet med en forståelse av hvordan karbondioksidtrender korrelerer med lynnedslag, brukte teamet disse dataene for å bestemme hvor mye lyn som ville vært utbredt den gang.
Hess og kollegene fastslo at billioner av lynnedslag kunne ha produsert 110 til 11 000 kilo schreibersitt hvert år. I løpet av den tiden burde denne aktiviteten gjort nok fosfor tilgjengelig til å oppmuntre levende organismer til å vokse og reprodusere – og mye mer enn det som ville blitt produsert gjennom meteorittnedslag.
Dette er interessante ting for å forstå jordens historie, men det åpner også for et nytt syn for å tenke på liv andre steder. Dette er en mekanisme som kan fungere på planeter der meteorittnedslag har blitt sjeldne, sier Hess. Denne livs-gjennom-lyn-modellen er begrenset til miljøer med grunt vann – lyn må produsere fulguritt i områder der det kan løses opp på riktig måte for å frigjøre fosfor, men hvor det ikke vil gå tapt i en enorm vannmasse. Men denne grensen er kanskje ikke nødvendigvis en dårlig ting. I en tid da astrobiologi er besatt av havverdener, setter studien fokuset tilbake på steder som Mars som ikke har vært nedsenket i globale farvann.
For å være klar, antyder ikke studien at meteorittnedslag ikke spiller noen rolle i å gjøre fosfor tilgjengelig for liv. Og Hess understreker at andre mekanismer, som hydrotermiske ventiler, ganske enkelt kan omgå behovet for enten meteoritter eller lyn.
Og til slutt, for over 3,5 milliarder år siden så ikke jorden ut slik den gjør i dag. Det er ikke helt klart at det var nok stein utsatt for luften – der den kunne bli truffet av lynet og føre til produksjon av schreibersite – til å gjøre fosfor tilgjengelig.
Hess kommer til å la andre forskere håndtere disse spørsmålene, siden studien ligger utenfor hans vanlige arbeid. Men jeg håper dette vil få folk til å ta hensyn til fulguritter, og teste disse mekanismenes levedyktighet videre, sier han. Jeg håper vår forskning vil hjelpe oss når vi vurderer om vi skal søke etter liv i grunt vann, slik vi for tiden er på Mars.