Трое геофизиков из Ренселлеровского политехнического института (США) собрали свидетельства того, что атмосфера Земли в конце катархея — периода, завершившегося через 500 млн лет после образования планеты, — была во многом схожа с современной.
Теория о том, что первичная атмосфера Земли была резко восстановительной (содержала мало кислорода), получила популярность довольно давно, и экспериментаторы успели основательно изучить механизмы возникновения жизни в условиях высокого содержания метана, моноксида углерода, сероводорода и аммиака. Ренселлеровская группа предлагает совершенно другой вариант газовой оболочки с более привычными для нас компонентами: диоксидом углерода, диоксидом серы, азотом, водой. «По нашему мнению, многие учёные, моделируя зарождение жизни на Земле, ошибались с составом газовой смеси», — заявляет один из участников нового исследования Брюс Уотсон (Bruce Watson).
Кристалл циркона под микроскопом.
В своей работе американцы отталкиваются от общепринятой гипотезы о формировании атмосферы за счёт удаления газов из магмы, поднимавшейся к поверхности. «Большинство специалистов согласятся с тем, что дегазация магмы была основным источником пополнения атмосферы, — говорит г-н Уотсон. — Следовательно, нам необходимо выяснить, какие именно соединения выделялись расплавами».
Решить поставленную задачу помог циркон — чрезвычайно стойкий магматический минерал, возраст части образцов которого превышает 4 млрд лет. Чтобы установить степень окисленности среды минералообразования на древней Земле, определяющую виды газов, которые попадали в атмосферу, авторы провели серию лабораторных экспериментов по выращиванию цирконов из силикатных расплавов с добавлением лантана La, церия Ce и празеодима Pr. Состояние окисления при этом характеризовали фугитивностью кислорода, связанной с соотношением Ce4+/Ce3+ в цирконе.
Построив некоторую калибровочную шкалу, геофизики оценили фугитивность кислорода в расплавах, из которых формировались природные катархейские цирконы. По результатам этой работы и был сделан вывод о том, что в атмосферу Земли уже через ~200 млн лет после её образования попадали H2O, CO2, SO2 и N2.
Хотя современная окислительная атмосфера и кажется нам идеально подходящей для живых организмов, её восстановительный вариант предоставляет более широкие возможности для зарождения жизни, перехода от неорганических соединений к аминокислотам и ДНК. Вероятно, открытие, сделанное г-ном Уотсоном и его коллегами, порадует сторонников гипотезы панспермии, переноса «зародышей жизни» на Землю из космоса.
По материалам: Ренселлеровского политехнического института