حیات در زمین چگونه شکل گرفت؟


پنج‌شنبه ۲۲ اردیبهشت ۱۴۰۱ – ۰۴:۳۰

رعد و برق

تهران (پانا) – اگرچه نقش داشتن رعد و برق در شکل‌گیری حیات بر روی کره زمین، تاکنون یک فرضیه مورد قبول محسوب می‌شد، اما یک دستاورد جدید علمی چالش‌های برای این فرضه ایجاد کرده است.

به گزارش فرارو، در فرضیه‌های مربوط به شکلگیری حیات، پدیده رعد و برق یک جایگاه ویژه را برای خود در نظر گرفته است و بسیاری دانشمندان باور دارند که این پدیده نقش مهمی در تاریخ اولیه حیات سیاره ما داشته است، اما این فرضیه مورد قبول عام ظاهراً جایگاه قبلی خود را از دست داده است.

ایستادن روی سیاره زمین در تقریباً ۴ میلیارد سال پیش تجربه‌ای فوق‌العاده داغ، به‌شدت منزویانه و بسیار کوتاه خواهد بود، زیرا در آن محیط هیچ اکسیژنی وجود نداشت. حالا، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که رعد و برق کمتری نسبت به دوران جدید در آن زمان وجود داشته است. این یافته می‌تواند تفاوتی در هر یک از فرضیه‌هایی ایجاد کند که نشان می‌دهد رعد و برق ممکن است در ایجاد اولین زندگی در سیاره ما نقش داشته باشد. در واقع، اگر رعد و برق در اوایل تاریخ زمین کمتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد رایج بوده، بر این محاسبات تأثیر می‌گذارد.

برای ایجاد بینش عمیق‌تر، محققان بررسی کردند که چگونه تخلیه‌های جریان – جرقه‌هایی که رعد و برق را شروع می‌کنند – ممکن است در جوی متراکم از دی اکسید کربن و نیتروژن مولکولی شکل گرفته باشند، همانطور که تصور می‌شود در جو زمین اولیه شکل گرفته است. کریستف کون، فیزیکدان دانشگاه فنی دانمارک، می‌گوید: «اساساً در جو غنی از نیتروژن و کربن، برای شروع تخلیه به میدان‌های الکتریکی قوی تری نیاز دارید. واکنش‌های زنجیره‌ای الکترون‌های شتاب‌دهنده و در حال برخورد که به عنوان بهمن‌های الکترونی شناخته می‌شوند، برای تخلیه‌های جریانی بسیار مهم هستند، و نحوه رفتار الکترون‌ها بسته به شرایط جوی تغییر می‌کند، که این اختلاف جدید از آنجا ناشی می‌شود.»

وی می‌افزاید: «با این حال انجام چنین کاری پیچیدگی‌ها خاص خود را دارد، زیرا برای مثال ما دقیقاً مطمئن نیستیم که جو زمین اولیه چگونه بوده است.» در اینجا، دانشمندان از فرضیه دی اکسید کربن و نیتروژن استفاده کردند که برای اولین بار در دهه ۱۹۹۰ توسط زمین شناس مشهور، جیمز کاستینگ مطرح شد. اما یک فرضیه قدیمی‌تر از استنلی میلر و هارولد اوری که در دهه ۱۹۵۰ منتشر شد، نشان می‌دهد که متان و آمونیاک در اتمسفر در طول میلیارد سال اول زمین واقعاً غالب بوده‌اند. در واقع، این میلر و اوری بودند که برای اولین بار ایده تشکیل رعد و برق را که بلوک‌های سازنده حیات روی زمین هستند، از طریق آزمایش‌هایی در فلاسک‌های پر از گاز مطرح کردند. با اینه همه در سال‌های اخیر تفکر در مورد ترکیب جوی زمین در آن زمان شروع به تغییر کرده است.

محققان در مقاله جدید خود می‌نویسند: «شبیه سازی‌های ما نشان می‌دهد که جریان‌های تخلیه چه در فرضیه میلر-اوری و چه فرضیه کاستینگ نمی‌تواند به میزان دوران جدید رخ دهد که این نشان می‌دهد تخلیه در اتمسفر زمین اولیه ممکن است از آنچه قبلا تصور می‌شد، چالش برانگیزتر باشد.» معنی همه این‌ها این است که اگر ایده‌های اخیر در مورد جو زمین اولیه درست باشد، فرآیند تولید و ساخت مولکول‌های پری بیوتیک کلیدی حیات، از طریق برخورد صاعقه، فرآیندی بسیار طولانی‌تر می‌شد.

محققان به طور مشخص مقدار این زمانبندی را تعیین نمی‌کنند. آن‌ها تنها یکی از مراحل اولیه در فرآیند تشکیل رعد و برق را مدلسازی کردند و هنوز ناشناخته‌های زیادی باقی مانده است. با این حال، آن‌ها می‌گویند این تغییرات «به طور بالقوه می‌تواند تفاوت بزرگی» در دفعات برخورد صاعقه ایجاد کند؛ بنابراین هنوز کار‌های زیادی برای انجام دادن در اینجا وجود دارد که شامل گسترش دامنه تحقیق به منظور در بر گرفتن کل فرآیند برخورد صاعقه و افزودن مدل‌های بیشتری از شیمی اتمسفر است. در نهایت، دانشمندان هنوز در جستجوی پاسخ دقیق تری برای این بزرگترین سوال، یعنی چگونگی شکل گیری فرآیند حیات در زمین هستند.

کوهن می‌گوید: «اگر تخلیه‌های رعد و برق مسئول تولید مولکول‌های پری‌بیوتیک بوده‌اند، مهم است که درک نظری خوبی از آنچه اتفاق افتاده است به دست آوریم. هنوز سوال بزرگ این است که این همه مولکول پری بیوتیک از کجا می‌آیند؟» اکنون که ادعا می‌شود که زمین در تاریخ اولیه خود، رعد و برق کمتری را تجربه کرده است، یافتن پاسخ این سوال نیز پیچیده‌تر می‌شود. ملکول‌های پری بیوتویک ناشی از رعد و برق نمی‌توانست به این سرعت زمین را از سیاره‌ای گرم به سیاره‌ای زنده بدل کند، پس چه چیزی به این فرآیند سرعت بخشید. نتایج این تحقیق در Geophysical Research Letters منتشر شده است.