Condiții optime pentru chimia vieții pe Pământul timpuriu, acum 4,33 miliarde de ani
Un nou studiu sugerează că scoarța terestră a devenit suficient de stabilă pentru a susține chimia asociată originilor vieții în urmă cu aproximativ 4,33 miliarde de ani. Cercetarea, publicată în Nature Communications și condusă de omul de știință Oleg Abramov de la Planetary Science Institute, a folosit un model computerizat tridimensional pentru a reconstrui modul în care impacturile cu asteroizi, comete și planetezimale au încălzit scoarța Pământului între 4,5 și 3,5 miliarde de ani în urmă.
Rezultatele indică faptul că evenimentele frecvente de sterilizare globală au continuat până acum aproximativ 4,4 miliarde de ani. După acest moment, au apărut medii mai stabile în care ARN-ul și alte molecule importante pentru viață au putut supraviețui. „Am folosit o abordare diferită față de studiile anterioare, care se bazau pe modelare geochimică, analize biomoleculare și modele ale chimiei atmosferice timpurii”, a declarat Abramov. „Am construit un model al bombardamentului de impacturi constrâns de date observabile, precum recordul craterelor lunare și elementele puternic siderofile din mantaua superioară.”
Cercetătorii au examinat atât efectele dăunătoare ale impacturilor, cum ar fi degradarea termică a biomoleculelor cheie, cât și efectele favorabile vieții, precum generarea sistemelor hidrotermale. Aceste criterii indică faptul că Pământul a devenit potrivit pentru un stadiu incipient al vieții între 4,4 și 4,3 miliarde de ani în urmă, cu condiții optime în jurul valorii de 4,33 miliarde de ani.
„Lumea ARN” și necesitatea stabilității continue
Echipa de cercetare s-a concentrat în special pe „Lumea ARN”, un stadiu timpuriu propus în istoria vieții, anterior preluării rolului modern de către ADN. ARN-ul stochează informația genetică și poate îndeplini o parte din munca chimică necesară pentru replicare, ceea ce îl face un candidat principal pentru un sistem biologic timpuriu. Pentru ca o Lume ARN să se dezvolte, moleculele ar avea nevoie de timp pentru a se forma, a rămâne stabile și a interacționa.
Pământul timpuriu nu oferea această stabilitate. Planeta era lovită în mod continuu de asteroizi, comete și planetezimale rămase, ale căror impacturi creau un mediu inhospitabil. Modelul urmărește ce s-a întâmplat pe măsură ce bombardamentul s-a diminuat treptat.
Simulările arată o schimbare care începe în jurul a 4,4 miliarde de ani în urmă. Înainte de acest moment, o zonă care se răcise suficient pentru chimia prebiotică putea fi încălzită din nou de un impact ulterior. După aproximativ 4,4 miliarde de ani, modelul începe să arate porțiuni ale scoarței superficiale care, odată răcite, nu au mai fost niciodată încălzite peste pragul de temperatură utilizat în studiu. Autorii numesc aceste zone regiuni „niciodată sterilizate”. Ele se extind pe măsură ce bombardamentul scade și, până acum 4,25 miliarde de ani, constituie mai mult de jumătate din volumul modelat al scoarței.
„Chimia prebiotică are nevoie de temperaturi stabile în mod continuu, nu doar de un interval scurt de răcire între impacturi”, a explicat Abramov. „Înainte de aproximativ 4,4 miliarde de ani, o regiune care se răcise suficient pentru chimia prebiotică putea fi încălzită din nou de un impact ulterior, astfel încât ceasul se resetă continuu. Odată ce apar volumele niciodată sterilizate, părți ale scoarței superficiale rămân sub pragul de temperatură de la acel moment înainte.”
Impacturile au alimentat și sistemele hidrotermale
Impacturile nu au fost neapărat doar un obstacol în calea dezvoltării Lumii ARN. Un impact lasă în urmă căldură. Apa care circulă prin roca fierbinte și fracturată poate crea un sistem hidrotermal, un mediu cu apă, căldură și surse de energie chimică. Astfel de medii au fost mult timp considerate posibile cadre pentru reacțiile chimice care au precedat viața.
Acest lucru creează o suprapunere în istoria timpurie a Pământului, care ar fi putut fi ideală pentru dezvoltarea vieții. Până acum aproximativ 4,4 miliarde de ani, impacturile deveniseră mai puțin susceptibile să sterilizeze planeta la nivel global, dar încă produceau medii hidrotermale. În jurul a 4,3 miliarde de ani în urmă, simulările au arătat că grupuri interconectate de sisteme hidrotermale generate de impacturi au devenit deosebit de abundente.
Echipa identifică aproximativ 4,33 miliarde de ani în urmă ca un punct deosebit de favorabil în această tranziție: suficient de târziu pentru ca mediile stabile să persiste, dar suficient de devreme pentru ca activitatea hidrotermală generată de impacturi să rămână răspândită.
