Как континенты спасли зарождающуюся жизнь на Земле от токсичного океана — новое исследование о боре и турмалине
Стандартная история происхождения жизни начинается в океане — вокруг вулканических жерл, где тепло, минералы и подходящий химический состав могли способствовать появлению первых организмов.
Однако с этой историей есть проблема: в древнем океане присутствовал критически важный элемент в концентрациях, достаточно высоких для того, чтобы быть токсичным. Этот элемент — бор.
Жизнь абсолютно необходима для его существования, но только в узком диапазоне концентраций. Избыток бора отравляет клетки, недостаток — и ранние стадии развития живых организмов никогда не получают необходимых химических веществ.
Брендан Дайк из Университета Британской Колумбии посвятил годы изучению того, как внутреннее строение Земли влияет на жизнь на поверхности. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Terra Nova.
Зачем бор нужен для жизни?
Из-за рибозы — сахара, который скрепляет РНК. Сама по себе рибоза очень хрупкая: лабораторные эксперименты показывают, что она распадается в воде в течение нескольких часов, зачастую ещё до того, как сможет быть включена в более сложные структуры. Борат (бор с дополнительным кислородом) связывается с рибозой и удерживает её в стабильном состоянии. Эта стабилизация — самый чистый ответ на проблему рибозы в основе гипотезы о мире РНК.
Проблема древнего океана
До 3,7 миллиарда лет назад Земля была почти полностью покрыта океаном. Земная кора состояла в основном из базальта — плотной тёмной породы, которая до сих пор служит дном для современных морей. Базальт высвобождает бор в морскую воду, а не накапливает его. Дайк и его коллега Джон Уэйд из Оксфордского университета подсчитали, что бор выщелачивался в воду, достигая токсичных концентраций. Хрупкие молекулы распадались бы быстрее, чем могли соединиться.
Как континенты изменили ситуацию
Ситуация изменилась, когда на поверхность начали проступать первые значительные участки суши. Континенты состоят из богатой гранитом породы — более лёгкой и химически сложной, чем базальт. Гранит выветривается медленно, постепенно высвобождая содержащиеся элементы, а не затопляя море сразу. По мере распространения континентальной коры концентрация бора постепенно приближалась к уровням, которые мы наблюдаем сегодня — достаточно низким для использования и достаточно высоким для выполнения работы.
Секрет турмалина
Секрет кроется в минерале под названием турмалин. Геологи считают его основным долговременным хранилищем бора на Земле. Турмалин легко образуется внутри пород, богатых гранитом, и удерживает бор в своей кристаллической структуре на протяжении сотен миллионов лет. Исследователи обнаружили, что турмалину нужна поверхность для роста — идеально подходит слюда, чешуйчатый минерал, придающий граниту сверкающие вкрапления. Эти два минерала имеют схожую атомную структуру, что позволяет турмалину прикрепляться к зерну слюды и начинать расти (явление, которое геологи называют эпитаксией).
Выводы для астробиологии
Последствия этого выходят за пределы Земли. Отдельные исследования марсианских пород показывают наличие там бора, но в химических формах, почти полностью связанных с базальтовыми породами. На Марсе никогда не образовывались обширные гранитные континенты. Если именно континенты стабилизируют содержание бора на поверхности, то в мирах без них химический состав может резко меняться — иногда его слишком много, иногда слишком мало, и редко бывает нужное количество в течение достаточно долгого времени.
Геологическая эволюция планеты может быть столь же важна для её обитаемости, как и её расстояние от Солнца. Поиск жизни на других мирах может потребовать новых критериев: не только воды и благоприятной звезды, но и планеты, на которой сформировались гранитные континенты. Первая суша не просто дала жизни место для зарождения — она создала океан, где жизнь действительно могла возникнуть.
Уважаемые читатели "Царьграда"!
Присоединяйтесь к нам в соцсетях "ВКонтакте" и "Одноклассники", также подписывайтесь на наш телеграм-канал.
Если вам есть чем поделиться с редакцией "Царьград. Беларусь", присылайте свои наблюдения, вопросы, новости на электронную почту belorussia@Tsargrad.TV.