Vi begynder måske at få et greb om, hvad kick-startet liv på jorden-og det kan hjælpe os med at søge efter det på andre planeter
Gnister mellem vanddråber kan have startet livet, som vi kender det
De første molekyler, der var nødvendige for livet på jorden, kunne have været skabt, når små flimre af “mikrolighning” mellem dråber vand udløste de nødvendige kemiske reaktioner.
”Dette er en ny måde at tænke på, hvordan byggestenene i livet blev dannet,” siger Richard Zare ved Stanford University i Californien.
Der har været et vedvarende hul i vores viden om livets oprindelse, specifikt hvor enkle gasser reagerede for at skabe organiske molekyler med kulstof og nitrogen bundet sammen, såsom proteiner og enzymer, som livet som vi kender det er afhængig af.
”Hvis man ser på de gasser, som folk troede var rundt på den tidlige jord, indeholder de ikke carbon-nitrogenbindinger,” siger Zare. ”De er gasser som metan, vand, ammoniak og nitrogen.”
Eksperimenter fra Stanley Miller og Harold Urey i 1952 afslørede, at elektricitet kunne omdanne vand og sådanne gasser til de nødvendige organiske molekyler, men deres hypotese var, at den elektriske energi kom fra lyn.
Alligevel er den lave chance for, at lyn rammer en høj koncentration af gasser i de fortyndede udvidelser af oceaner eller atmosfæren, at mange mennesker aldrig har været overbevist om, at det var bag fremkomsten af livet på jorden for ca. 4 milliarder år siden.
Nu har Zare og hans kolleger sprøjtet dråber vand i en blanding af metan, kuldioxid, ammoniak og nitrogengas-og har vist, at det kan resultere i dannelse af organiske molekyler med kulstof-nitrogenbindinger, uden nogen ekstern elektricitetskilde, der er nødvendig.
Det fungerer, fordi dråberne i vandsprøjten producerer små elektriske ladninger, siger Zare. ”De mindre dråber er negativt ladet, de større er positivt ladet,” siger han. Dette er ned til noget, der kaldes Lenard -effekten, hvor vanddråber, såsom dem i et vandfald, kolliderer og bryder op, genererer en elektrisk ladning.
Hvad teamet opdagede ved hjælp af højhastighedskameraer, var dog, at når modsat ladede dråber kommer tæt nok, springer små blitz af elektricitet mellem dem, som Zare kalder mikrolightning.
Det er meget som den måde, statisk elektricitet genereres, eller lyn er opbygget og udledt i skyer. ”Når vanddråberne kommer inden for nanometer af hinanden, får du et elektrisk felt, og dette elektriske felt forårsager sammenbruddet,” siger han.
Blinkene fra mikrolighning bærede nok energi-ca. 12 elektronvolter-til at få gasmolekyler til at miste en elektron og reagere med hinanden, hvilket genererer organiske molekyler med carbon-nitrogenbindinger, herunder hydrogencyanid, aminosyreglycin og uracil, en af komponenterne i RNA.
”Det er overraskende for mig, at mikrolighning kan indlede kemi, der starter med nitrogen. Imidlertid er de rapporterede observationer overbevisende, ”siger Veronica Vaida ved University of Colorado Boulder. ”Det bringer en ny og endnu ikke rapporteret rolle for vand i livets oprindelse.”
Arbejdet indebærer, at små gnister, der er foretaget ved at nedbryde bølger eller vandfald, ville have været nok til at give de kemikalier, der er nødvendige for, at livet starter på denne planet, siger Zare.
Vandspray er allestedsnærværende og lander ofte på klipper, hvilket ville give de organiske kemikalier mulighed for at samle sig i deres spalter, siger han. Området ville derefter tørre ud og blive fugtig igen. Sådanne vådtørre cyklusser er kendt for at få kortere molekyler til at kombinere eller polymerisere til længere.
”Undersøgelsen antyder, at mikrolighterning ville have været rigeligt i de tidlige jordrige miljøer og måske har drevet prebiotisk kemi, især hvor andre energikilder, såsom lyn eller UV-stråling, var knappe,” siger Kumar Vanka på National Chemical Laboratory i Pune, Indien.
Vaida mener, at arbejdet også har konsekvenser for søgen efter udenjordisk liv, som ofte styres ved at lede efter tilstedeværelsen af vand på andre planeter eller måner. Vi er muligvis nødt til at kigge efter steder, der gør det muligt for små dråber vand at kollidere, siger hun.