حیات روی زمین چه زمان و چگونه شکل گرفت؟

محققان دانشگاه لیدز انگلیس و دانشگاه ییل آمریکا معتقدند که ممکن است یک کوینتیلیون (یک میلیون به توان پنج) رعد و برق کمک کرده باشد تا فسفر مورد نیاز جهت ظهور حیات آزاد شود.

 

تحقیق آنها درکی از فرایند بالقوه تشکیل مولکول‌های زیستی و منشأ نخستین زندگی میکروبی بر روی زمین و حیات بالقوه فرازمینی در سیارات سنگی مشابه را ارائه می‌دهد. فسفر، بخشی اساسی از ساختار حیات است. این ماده، هسته فسفری دی‌ان‌ای و آر‌ان‌ای را تشکیل می‌دهد که ماده ژنتیک در موجودات زنده است. همچنین، فسفر یکی از اجزای مهم غشای سلولی است.

 

در اوایل حیات زمین، این عنصر شیمیایی در داخل مواد معدنی غیر قابل ‌حل در آب، خارج از دسترس فرایند‌های زیستی قرار داشت.

 

تاکنون تصور عمومی دانشمندان بر این بوده است که شهاب سنگ‌هایی که در اوایل حیات زمین آن را بمباران کردند، مسئول اصلی فراهم کردن فسفر زیست‌پذیر هستند. برخی از شهاب سنگ‌ها حاوی ماده معدنی فسفر به نام شرایبرسایت هستند که محلول در آب است. بنابر این، فرضیه این بود که زندگی با آن‌ها شکل گرفته است.

 

وقتی یک صاعقه به زمین برخورد می‌کند، می‌تواند با ایجاد حرارت بسیار زیاد و گاهی اوقات بخار کردن سطح سنگ، سنگ‌های شیشه‌ای به نام فولگوریت ایجاد کند و فسفر مسدود مانده در داخل آن را آزاد کند. در نتیجه، این فولگوریت‌ها می‌توانند حاوی شرایبرسایت باشند.

 

محققان، بر اساس ترکیب اتمسفر آن زمان، تعداد صاعقه‌ها بین ۴.۵ تا ۳.۵ میلیارد سال پیش را تخمین زده‌اند و محاسبه کرده‌اند که چه مقدار شرایبرسایت بر اثر آن صاعقه‌ها می‌توانسته آزاد شده باشد. دامنه بالای این تخمین گویای امکان وقوع یک کوینتیلیون صاعقه و تشکیل سالانه یک میلیارد فولگوریت است.

 

در نهایت، حدود ۳.۵ میلیارد سال پیش فسفر آزادشده ناشی از صاعقه از مقدار فسفر آزادشده شهاب‌سنگ‌ها فراتر رفت. این تقریبا همان زمانی است که قدیمی‌ترین فسیل‌های شناخته شده از ظهور میکروب‌ها خبر می‌دهد.

 

بنجامین هس، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه ییل در علوم زمین و سیاره و نویسنده اصلی این تحقیق، گفت: «صاعقه ممکن است مسئولیت قابل توجه در ظهور حیات بر روی زمین داشته باشد. بر خلاف اثرات شهاب سنگ که به طور تصاعدی در طول زمان کاهش می‌یابد، حملات صاعقه می‌تواند با یک نرخ پایدار در طول تاریخ یک سیاره رخ دهد. این به آن معنا است که برخورد رعد و برق ممکن است ساز و کار بسیار مهم تأمین فسفر مورد نیاز جهت ظهور حیات در سایر سیارات مانند زمین پس از نادر شدن برخورد شهاب سنگ باشد.»

 

محققان، یک نمونه بسیار بزرگ و بکر فولگوریت را بررسی کرده‌اند که هنگام برخورد صاعقه به حیاط خانه‌ای در گلن الین در ایالت ایلینوی، خارج از شیکاگو، تشکیل شد. این نمونه نشان می‌دهد که فولگوریت‌ها مقدار قابل توجه از شرایبرسایت، در خود دارند.

 

جیسون هاروی، دانشیار ژئوشیمی دانشگاه لیدز و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «تحقیقات ما نشان می‌دهد که تولید فسفر قابل دسترس در اثر صاعقه دست کم گرفته شده است و این ساز و کار، یک منبع مداوم از فسفر مناسب جهت آغاز حیات را فراهم می‌کند.» 

 

از جمله موادی که برای حیات ضروری تلقی می‌شوند، می‌توان به آب، کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و فسفر به همراه منبع انرژی اشاره کرد.

 

دانشمندان بر این باورند که نخستین موجودات زنده باکتری‌مانند، در آب‌های زمین به‌وجود آمده‌اند، اما بحث درباره زمان وقوع این موضوع و این‌که آیا در آب‌های گرم و کم‌عمق یا در آب‌های عمیق‌تر در منافذ آتشفشانی عمق اقیانوس‌ها اتفاق افتاده است، هنوز در جریان است.

 

هس گفت: «این مدل که منظور آن آزادشدن فسفر به واسطه رعد و برق بوده، تنها جهت تشکیل زمینی حیات مثلا در آب‌های کم‌عمق قابل استفاده است. فسفر افزوده شده از برخورد صاعقه در عمق اقیانوس‌ها با توجه به اندازه آن احتمالا قابل اغماض خواهد بود.»

 

این تحقیق در مجله نیچر کامیونیکیشنز منتشر شد. این مطالعه متکی بر آزمایش‌های انقلابی دانشگاه شیکاگو در سال‌های‌ ۱۹۵۳ و ۱۹۵۴ است. محققان در آن آزمایش‌ها جرقه برق را جهت تشکیل اسید‌های آمینه از مولکول‌های غیر ‌آلی استفاده کردند.