Это открытие подтверждает идею о том, что на ранних этапах истории Земли
вулканы могли обеспечить некоторые материалы, которые сделали возможным
возникновение жизни, говорит вулканолог Эрван Мартин из Университета
Сорбонны в Париже.
Азот является важным ингредиентом биологических молекул, таких как белки и
ДНК. Он составляет около 78 процентов атмосферы. Но молекулы азота в
воздухе состоят из двух плотно связанных атомов азота. Только когда эти
атомы будут разделены, они вступят в реакцию с другими элементами и
создадут формы азота, полезные для жизни, такие как нитрат (SN: 4/8/08).
Некоторые микробы могут расщеплять молекулы азота и обеспечивать растения
и грибы “фиксированным азотом”. Люди-химики тоже могут это делать,
создавая удобрения. Но прежде чем могла зародиться жизнь, должен был
начаться какой-то небиологический процесс.
Мартин говорит, что Молния - очевидный кандидат. Эти чрезвычайно
энергичные электрические разряды могут разрывать атомы азота, которые
соединяются с кислородом с образованием оксидов азота и, в конечном счете,
нитратов.
Молния во время грозы, вызванная столкновением и зарядкой частиц льда,
каждый день разделяет молекулы азота, но с низкой скоростью и
распределяется на больших площадях. Вулканические шлейфы, в которых
частицы пыли сталкиваются и заряжаются, могут вызывать локализованные
молнии ошеломляющей интенсивности. Например, в течение одного дня
извержения вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в Индонезии в 2022 году
произошло около 400 000 выбросов (SN: 13.12.22).

Даже такое большое количество молний создает относительно небольшое
количество нитратов. Но редкие, огромные извержения, подобные тем, которые
происходят только каждые 100 000 лет или около того, могли бы создать
гораздо больше. Идея о том, что такие события могут привести к образованию и
отложению большого количества нитратов, не нова, говорит Мартин, но до сих
пор никто на самом деле не изучал содержание азота в вулканических
отложениях в результате этих извержений.
Его группа взяла пробы обнажений в Турции и Перу, связанных с 10 взрывными
извержениями, которые произошли между 20 миллионами и 1 миллионом лет
назад. Относительно сухой климат их месторасположения помогает
гарантировать, что любые нитраты, образовавшиеся давным-давно и
растворимые в воде, к настоящему времени не выщелочились бы полностью.
Обнаруженный исследователями нитрат, как оказалось, содержит атомы
кислорода с разной массой, в пропорции, аналогичной пропорции трех атомов
кислорода, составляющих каждую молекулу озона в воздухе. По словам
команды, это показывает, что нитраты образовались в атмосфере, а не в
результате какого-то процесса на земле.
Основываясь на результатах отбора проб, исследователи подсчитали, что при
каждом извержении в среднем выпадало около 60 миллионов тонн нитратов.
Жизнь, возможно, зародилась примерно 3,7 миллиарда лет назад, задолго до
извержений, которые изучали Мартин и его коллеги (SN: 3/1/17). Но ранние
годы жизни Земли были полны такого экстремального вулканизма. Некоторые
исследователи полагают, что молния над вулканическими островами, в
частности, сыграла определенную роль в возникновении жизни еще до того, как
полностью сформировались континенты. По словам Мартина, на молодой Земле
на таких островах, давно затопленных, могло образовываться такое же
количество нитратов, как и те, которые были оценены в новом исследовании.
Концепция исследования интересна, говорит морской химик Джеффри Бада из
Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния. Но он считает, что
исследователям следовало бы обратить внимание на другой состав атмосферы в
то время, когда жизнь впервые появилась на сцене.
“В современном мире молния на вулканических островах производит большое
количество оксидов азота”, - говорит Бада. “Но на ранней Земле, когда в
атмосфере было мало кислорода, продуктом, вероятно, был аммиак”. Как и
нитрат, аммиак - это форма азота, пригодная для биологического
использования.

Но, по словам Мартина, в вулканическом шлейфе содержится много воды и
других кислородных соединений, поступающих из магмы, которые могли бы
обеспечить часть этого кислорода. И в те ранние дни, говорит он, “возможно,
это был не нитрат, а аммиак — это все еще азот, доступный для жизни. Это все
еще те вещи, которые нуждаются в изучении”.