Хотите получать важные новости науки?
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.05.2023
Сергей Васильев
603

Древние вулканы могли обеспечить первые живые организмы азотом

5.4

До сих пор плохо понятно, откуда ранняя жизнь могла получать доступный азот, ведь микробов, способных усваивать его из воздуха, тогда не существовало. Возможно, эту роль сыграли вулканы и многочисленные молнии, которые сопровождают их извержения.

Молнии у извергающегося вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии
Молнии у извергающегося вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии / ©rachelcifelli, Flickr / Автор: Никита Тарасов

Все живые организмы нуждаются в азоте, но лишь некоторые бактерии и археи способны потреблять его напрямую из воздуха. Сегодня все мы зависим от этих микробов, получая азот, который те превращают в доступные нам формы. Но откуда появлялись эти соединения азота на ранней Земле, когда одноклеточных азотфиксаторов еще не было? Вероятно, ими молодую жизнь снабдили бесчисленные молнии, которые сопровождают извержения вулканов. Доклад об этом прозвучал на прошедшей в Вене встрече Европейского союза наук о Земле (EGU).

Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а потому необходим любому живому организму — от человека до примитивных микробов. Казалось бы, в воздухе его достаточно: земная атмосфера состоит из азота почти на 80 процентов. Однако его молекулы отличаются исключительно прочными тройными связями между атомами. Разорвать эту связь и включить азот в состав биологических молекул — задача крайне тяжелая.

За миллиарды лет эволюции такую способность выработали лишь некоторые бактерии — азотфиксаторы, расходующие на это большие количества энергии. Они переводят атмосферный азот в формы, которыми могут пользоваться растения, грибы, а с ними и другие живые организмы. Но все равно этот элемент остается дефицитным, поэтому азот — например, в виде нитратов — массово производят искусственно и используют в качестве удобрений.

Однако возникает вопрос о том, откуда брали азот первые живые организмы на Земле. Очевидно, на планете был другой, абиогенный источник, не связанный ни с людьми, ни с азотфиксаторами. Один из возможных кандидатов на эту роль — разряды молний, энергии которых достаточно для разрыва тройной ковалентной связи молекулярного азота.

Известно, что сегодня молнии превращают его в оксиды, из которых быстро возникают нитраты. Объемы этого «производства» совсем незначительны в масштабах целой планеты. Но в некоторых обстоятельствах такие разряды проявляют себя куда заметнее. В частности, авторы новой работы обратили внимание на молнии, которые сопровождают вулканизм.

Извержения выбрасывают в атмосферу огромные количества газов и пепла, стимулируя возникновение множества электрических разрядов. Так, всего за один день извержения индонезийского вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в 2022 году специалисты зафиксировали почти полмиллиона молний. А если вспомнить, что в далеком прошлом на Земле происходили невероятно масштабные извержения, то можно заключить: они могли создавать весьма значительные объемы нитратов.

Такой сценарий рассмотрели Эрван Мартин (Erwan Martin) и его коллеги. Ученые собрали образцы отложений на территории нынешних Перу и Турции, где несколько миллионов лет назад происходили мощные извержения, а сравнительно сухой климат защитил нитраты от вымывания водой. Их действительно удалось обнаружить, причем изотопный состав этих молекул показал, что они сформировались в атмосфере, а не в результате азотфиксации микробами. По оценкам авторов новой работы, каждое из рассмотренных ими извержений создало порядка 60 миллионов тонн нитратов.

Нечто подобное вполне могло происходить на молодой Земле, когда планета была куда более вулканически активна. Возможно, молнии производили другие соединения азота: в атмосфере того времени не было кислорода, который мог бы связываться с ним, создавая оксиды, переходящие в нитраты. Однако результатом вулканизма мог быть аммиак, тоже дающий соединения, подходящие для потребления живыми организмами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
28 июня
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

Позавчера, 17:23
Людмила Соколова

Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.

Позавчера, 11:35
Игорь Байдов

Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

25 июня
Evgenia Vavilova

Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.

28 июня
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

17 июня
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно