Mokslo ir technologijų pasaulis

Tai labai panašu į tai, kaip susidaro statinė elektra arba kaip debesyse susiformuoja žaibas.

Pirmosios molekulės, reikalingos gyvybei Žemėje, galėjo susidaryti, kai mažyčiai mikrožybsniai tarp vandens lašų sukėlė būtinas chemines reakcijas.

„Tai naujas būdas mąstyti apie tai, kaip susiformavo gyvybės sudedamosios dalys“, – sako Richardas Zare'as iš Stenfordo universiteto JAV. 

Mūsų žinios apie gyvybės atsiradimą – ypač apie tai, kaip paprastos dujos reagavo, kad susidarytų organinės molekulės su anglies ir azoto junginiais, pavyzdžiui, baltymai ir fermentai, nuo kurių priklauso mums žinoma gyvybė – yra labai menkos.

„Jei pažvelgtume į dujas, kurios, žmonių manymu, buvo ankstyvojoje Žemėje, jose nėra anglies ir azoto jungčių, – sako R. Zare’as. – Tai tokios dujos kaip metanas, vanduo, amoniakas ir azotas.“

Stanley Millerio ir Haroldo Urey’aus 1952 m. atlikti eksperimentai atskleidė, kad elektra gali paversti vandenį ir tokias dujas į reikiamas organines molekules – tačiau jų hipotezė buvo tokia, kad elektros energija gaunama iš žaibo. 

Vis dėlto maža tikimybė, kad žaibas pataikys į didelę dujų koncentraciją vandenynų ar atmosferos erdvėse reiškia, kad daugelis žmonių niekada nebuvo įtikinti, jog maždaug prieš 4 mlrd. metų būtent žaibas lėmė gyvybės atsiradimą Žemėje. 

Dabar R. Zare’as ir jo kolegos į metano, anglies dioksido, amoniako ir azoto dujų mišinį purškė vandens lašelius – ir įrodė, kad dėl to gali susidaryti organinės molekulės, turinčios anglies ir azoto jungtis, be jokio išorinio elektros šaltinio. Tai veikia, nes vandens lašeliai purškiamame vandenyje sukuria nedidelius elektros krūvius. 

„Mažesni lašeliai turi neigiamą krūvį, o didesni – teigiamą“, – aiškina R Zare’as. Tai susiję su vadinamuoju Lenardo efektu, kai vandens lašeliai – pvz., krioklio lašeliai – susiduria ir suskyla, sukurdami elektros krūvį. 

Tačiau naudodama didelės spartos kameras komanda nustatė, kad priešingai krūvį turintiems lašeliams priartėjus pakankamai arti, tarp jų ima šokinėti maži elektros blyksniai, kuriuos R. Zare'as vadina mikrožybsniais.

Tai labai panašu į tai, kaip susidaro statinė elektra arba kaip debesyse susiformuoja žaibas. 

„Kai vandens lašeliai priartėja vienas prie kito per nanometrą, susidaro elektrinis laukas, kuris ir sukelia skilimą“, – pasakoja mokslininkas. 

Tokie mikroblyksniai turi pakankamai energijos – apie 12 elektronvoltų – kad dujų molekulės prarastų elektroną ir sureaguotų tarpusavyje, susidarant organinėms molekulėms su angliavandeniais. 

R. Zare’as sako, kad vandens purslai yra plačiai paplitę ir dažnai patenka ant uolų, todėl organinės cheminės medžiagos gali kauptis jų plyšiuose. Tada vietovė išdžiūna ir vėl tampa drėgna. Yra žinoma, kad dėl tokių drėgmės ir sausumo ciklų trumpesnės molekulės jungiasi arba polimerizuojasi į ilgesnes.

„Tyrimas rodo, kad ankstyvosios Žemės vandens turtingoje aplinkoje mikrožaibavimas galėjo būti gausus ir galėjo lemti prebiotinę chemiją – ypač ten, kur kitų energijos šaltinių, tokių kaip žaibas ar ultravioletiniai spinduliai, buvo nedaug“, – sako Kumaras Vanka iš Nacionalinės chemijos laboratorijos Indijoje. 

K. Vaida mano, kad šis darbas taip pat turi reikšmės nežemiškos gyvybės paieškoms, kurios dažnai vykdomos ieškant vandens kitose planetose ar mėnuliuose. Ji sako, kad mums gali tekti ieškoti vietų, kuriose mažyčiai vandens lašeliai galėtų tarpusavyje susidurti.

Tyrimas paskelbtas „Science Advances“.

Parengta pagal „New Scientist“.