Электрические разряды молний вспыхивают в атмосфере Земли на считанные секунды и исчезают в сопровождении раскатов грома. Впрочем, этот атмосферный феномен не всегда проходит бесследно. Более того, согласно новому геологическому исследованию, древние молнии могли стать искрой, необходимой для зарождения жизни на Земле.
Фосфор является одним из важнейших химических элементов для всех живых организмов. Он входит в состав биомолекул вроде ДНК, РНК и жиров, из которых состоят клеточные мембраны. Повсеместная потребность в фосфоре подтолкнула учёных к мысли о том, что изобилие данного элемента было едва ли не ключевым условием для возникновения на Земле сложной органической жизни. Это гипотеза привела к появлению нового вопроса: откуда на планете появилось нужное количество фосфора? Согласно наиболее распространённым теориям, главным источником фосфора мог быть метеоритный дождь, который обрушился на Землю около 3,9 миллиарда лет назад. В составе некоторых метеоритов содержался минерал шрейберзит, который производит огромное количество фосфора при намокании. Данную гипотезу отчасти подтвердили лабораторные эксперименты, которые зафиксировали формирование базовых органических молекул на основе метеоритного фосфора.
Впрочем, геолог Бенджамин Хесс и его коллеги из Йельского университета предположили, что гораздо более важным источником содержащего фосфор шрейберзита могли стать древние молнии. Начало данному исследованию положил удачный удар молнии в городе Глен-Эллин, штат Иллинойс. Электрический разряд образовал на участке местных жителей фульгурит – редкий минералоид в виде полых ветвистых трубок, формирующихся в толще грунта из спёкшегося диоксида кремния. Владельцы участка передали уникальный образец фульгурита в Витонский колледж, в котором на тот момент учился Бенджамин Хесс. Спустя некоторое время Хесс получил возможность изучить минералоид в объективе сканирующего электронного микроскопа. При многократном увеличение структуры фульгурита геолог обнаружил странные сферулы, которые оказались крошечными вкраплениями шрейберзита.
Находка шрейберзита в составе фульгурита в корне изменила направление исследования, вдохновив учёных на адаптацию метеоритной теории. В рамках научной работы «Lightning strikes as a major facilitator of prebiotic phosphorus reduction on early Earth» Хесс и его коллеги рассмотрели вероятность того, что миллиарды лет назад молнии спровоцировали образование достаточного количества шрейберзита Fe3P, не уступающего по объёмам шрейберзиту метеоритного происхождения.
Согласно общепринятым теориям, жизнь на Земле зародилась более чем 3,5 миллиарда лет назад. Это сложный для исследование временной период, поскольку горные и осадочные породы тех времён очень редко встречаются на поверхности планеты. Впрочем, имеющиеся данные о том периоде позволили геологам предположить, что ранняя Земля уживалась со значительно более электроактивными грозами, в том числе и с «грязными» грозами, возникавшими при извержении вулканов. Согласно расчётам учёных, количество электрических разрядов варьировалось от одного до пяти миллиардов ударов в год. Это значит, что молнии гораздо чаще достигали поверхности земли и, как следствие, провоцировали образование большего количества фульгурита и шрейберзита.
По мнению Хесса, фульгуриты были частью истории Земли на протяжении миллиардов лет, потому нельзя исключать их участия в появлении первой жизни и её ранней эволюции. Данная гипотеза вовсе не исключает участия метеоритов в обеспечении весомой доли биодоступного фосфора. Более того, геологи считают, что метеориты и молнии – это лишь часть общей широкой картины, и учёным ещё только предстоит познать весь её масштаб.