Ключ к разгадке тайн экзопланет может быть обнаружен на Земле, благодаря новому исследованию, проведённому учёными из Университета Тохоку, Токийского университета и Университета Хоккайдо. Исследователи разработали модель, которая учитывает различные атмосферные химические реакции, чтобы оценить, как атмосфера и первые признаки жизни развивались на нашей планете. Результаты исследования были опубликованы в журнале Astrobiology.

«Древняя Земля была совсем не похожа на нынешнюю. Это было гораздо более враждебное место, богатое железом, с атмосферой, содержащей водород и метан», — объясняет Сюнго Кояма из Университета Тохоку. Эти молекулы играют ключевую роль в понимании того, как изначально формировалась жизнь. Под воздействием солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения они вступают в химическую реакцию, в результате которой образуются органические вещества, «строительные блоки жизни». Некоторые из этих органических веществ были предшественниками основных биомолекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты.

Однако роль УФ-излучения в этом процессе сложна для понимания. Во-первых, рання атмосфера нестабильна и, вероятно, претерпела быстрые изменения из-за химических реакций. Во-вторых, точное соотношение разветвления и временные рамки, когда УФ-излучение эффективно расщепило водяной пар в атмосфере и образовало окислительные молекулы, не были определены.

Для решения этих вопросов исследователи создали одномерную фотохимическую модель, позволяющую делать прогнозы относительно того, какой была атмосфера на Земле много эпох назад. Расчёт показывает, что большая часть водорода ушла в космос, а углеводороды, такие как ацетилен (полученный из метана), экранировали УФ-излучение. Это подавление УФ-излучения значительно снизило распад водяного пара и последующее окисление метана, тем самым усилив производство органических веществ.

Если бы первоначальное количество метана было эквивалентно количеству углерода, обнаруженного на поверхности современной Земли, то могли бы образоваться органические слои толщиной в несколько сотен метров. «Возможно, имело место накопление органики, в результате чего образовалось нечто вроде обогащённого супа из важных строительных блоков. Это могло быть источником, из которого на Земле впервые появились живые существа», — предполагает Тацуя Ёсида из Университета Тохоку.

Модель предполагает, что атмосфера на древней Земле была похожа на то, что сейчас наблюдается на Венере и Марсе. Однако, несмотря на их близость, Земля эволюционировала в совершенно иную среду. Исследователи пытаются понять, что делает Землю такой особенной.

Это исследование имеет важное значение для понимания условий, необходимых для возникновения жизни на других планетах, и может помочь в поиске внеземной жизни. «Наша модель предоставляет ценную информацию для будущих миссий по исследованию планет и помогает лучше понять, как жизнь могла возникнуть на Земле и, возможно, на других планетах», — добавляет Кояма.