Невероятно мощные «супервспышки» на Солнце могли «зажечь» жизнь на Земле

Жизнь на Земле могла появиться в результате мощнейших «супервспышек» на гиперактивном и молодом Солнце.

Авторы нового исследования выяснили, что объединение заряженных частиц в солнечном ветре и смеси газов, которые присутствовали в ранней атмосфере Земли, образует большое количество аминокислот и карбоновых кислот — строительных блоков для белков и всей органической жизни.

Как рассказывает Space.com, еще с 1800-х годов ученые ломают голову над тем, как же на нашей планете возникла жизнь. Тогда было высказано предположение, что жизнь зародилась в «первичном химическом супе», называемом «теплым маленьким прудом». В 1950-х годах эксперименты, в которых газовые смеси метана, аммиака, воды и молекулярного водорода подвергались воздействию искусственной молнии, показали, что в результате этого процесса образовалось 20 различных аминокислот.

Однако в последующие годы все усложнилось, так как ученые обнаружили, что ранняя атмосфера Земли была заполнена меньшим количеством аммиака и метана, чем считалось ранее, и большим количеством углекислого газа и молекулярного азота — для распада обоих газов требуется гораздо больше энергии, чем может обеспечить только молния.

Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Life, использовало ускоритель частиц и показало, что космические лучи от сверхэнергичных супервспышек могли обеспечить необходимый толчок для возникновения жизни на Земле.

Звезды генерируют мощные магнитные поля, создаваемые потоком электрических зарядов в расплавленной плазме, «бегущей» вдоль и поперек их поверхности. Иногда эти линии магнитного поля скручиваются в изломы, а затем внезапно разрываются, высвобождая энергию в виде всплесков излучения, называемых солнечными вспышками, и взрывных струй солнечного материала, называемых выбросами корональной массы.

Когда этот солнечный материал, состоящий в основном из электронов, протонов и альфа-частиц, сталкивается с магнитным полем Земли, он вызывает геомагнитную бурю, возбуждая молекулы в нашей атмосфере, создавая красочные полярные сияния.

Крупнейшей солнечной бурей в новейшей истории было Кэррингтонское событие 1859 года, в результате которого было высвобождено примерно столько же энергии, сколько 10 миллиардов атомных бомб мощностью в 1 мегатонну, но даже это событие ничтожно мало по сравнению с супервспышкой, которая может быть от сотен до тысяч раз мощнее.

Супервспышки такого типа обычно извергаются примерно раз в 100 лет, но, возможно, так было не всегда. Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience в 2016 году, показало, что в течение первых 100 миллионов лет существования Земли Солнце было на 30% более тусклым, чем сегодня, но при этом супервспышки на нем происходили каждые 3-10 дней.

Чтобы увидеть, какую роль супервспышки могли сыграть в создании аминокислот на древней Земле, авторы нового исследования объединили углекислый газ, молекулярный азот, воду и различное количество метана в смеси газов, которые можно было найти в ранней атмосфере Земли. Затем, выпустив газовые смеси с протонами из небольшого ускорителя частиц (известного как тандемный ускоритель) или воспламенив их искусственной молнией, ученые запустили производство аминокислот и карбоновых кислот — обе важные химические предпосылки для жизни.

По мере того, как исследователи увеличивали уровень метана, аминокислоты и карбоновые кислоты, порождаемые как протонами, так и ударами молнии, росли, но для их генерации на обнаруживаемых уровнях протонной смеси требовалось всего 0,5% концентрации метана, тогда как молниевым разрядам требовалось 15%.

«И даже при 15% метана скорость производства аминокислот молнией в миллион раз меньше, чем протонами, — сказал соавтор исследования Владимир Айрапетян, астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, который также работал над проектом 2016 года. — В холодных условиях молний обычно не бывает, а ранняя Земля была под довольно слабым Солнцем. Это не означает, что молнии точно не были причиной, но идея с молниями кажется сейчас менее вероятной, а идея с солнечными частицами — более вероятной».