Эксперимент с искусственной магмой поставил под сомнение популярную теорию возникновения жизни на Земле
Группа учёных смогла экспериментально определить газовый состав атмосферы Земли 4,5 млрд лет назад. Выяснилось, что в те времена условия на поверхности нашей планеты были очень похожи на венерианские. Планеты стартовали одинаково, но развились в разные по условиям на поверхности миры. Другой вывод учёных поставил под сомнение теорию химической эволюции на Земле. По их мнению, для этого в атмосфере молодой планеты не было в достатке нужных газов.
Аэродинамическая левитационная печь с лазерным нагревом. Источник изображения: IPGP
Простой по сути эксперимент потребовал новейших технологий. Международная группа учёных под руководством старшего научного сотрудника Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) Паоло Сосси (Paolo Sossi) воспроизвела в аэродинамической левитационной печи условия, близкие к условиям поверхности Земли 4,5 млрд лет назад. Для этого в печи в подвешенном состоянии с помощью лазера разогрели смесь минералов и металлов, имитирующих земную магму. Температура нагрева достигала 2000 °C, как 4,5 млрд лет назад на поверхности океана магмы на нашей планете.
Учёные не могли точно знать, какой тогда по составу была атмосфера, но они в серии экспериментов пропускали сквозь разогретую в печи магму газы с разным составом. Цель эксперимента — получить лабораторные образцы так называемых перидотитов (горных пород, которые на нашей Земле оставила после себя остывшая магма). Как только лабораторные образы перидотитов стали походить по составу и, прежде всего, по уровню окисления железа в породе, на природные образцы, эксперимент можно было прекращать. Это означало, что состав газа «атмосферы» в лабораторной печи оставил в искусственной породе такой же след, как и молодая атмосфера Земли в настоящей магме 4,5 млрд лет назад.
Из результатов эксперимента учёные сделали два главных вывода. Во-первых, 4,5 млрд лет назад условия на поверхностях Земли и Венеры были похожи. Давление атмосферы на поверхности Земли тогда было в сто раз больше, чем сегодня, а сама атмосфера была намного выше. Основным компонентом воздуха был углекислый газ, больше кислорода и мало воды и азота. На Венере были похожие условия. Но Венера из-за близости к Солнцу потеряла всю воду и превратилась в то, что мы видим — в безжизненную планету с ядовитой атмосферой и крайне жёсткими условиями на поверхности. А вот образовавшиеся на Земле океаны помогли в поглощении избытков углекислого газа и сделали её пригодной для возникновения биологической жизни.
Земля 4,5 млрд лет назад и сегодня в представлении художника. Источник изображения: Tobias Stierli / NCCR PlanetS
Второй вывод учёных из поставленного эксперимента гласит, что популярная теория Миллера-Юри, которая объясняет возникновение жизни на Земле благодаря взаимодействию молний с определёнными газами в атмосфере, в частности, с аммиаком и метаном, маловероятна, поскольку в атмосфере молодой Земли не было в достаточном количестве нужных для процесса газов. Добавим, статья опубликована и свободно доступна для прочтения в издании Science Advances.
