ربما تكون التوهجات الشمسية شديدة القوة قد خلقت الحياة على الأرض
غنى مغني الراب الأمريكي ناز في أغنيته الشهيرة “الصابري” (Sabali) “وكانت عاصفة رعدية هي التي ولدت الأرض”. في حين أن البرق لم يلد الأرض ، يعتقد العلماء أنه كان من الممكن أن يكون قد ولد الحياة على الأرض. ولكن الآن ، ظهرت نظرية جديدة تقترح أن الحياة تكونت بسبب الانفجارات من الشمس.
لفهم كيفية تشكل الحياة ، يحاول العلماء شرح كيفية تشكل الأحماض الأمينية. الأحماض الأمينية هي المواد الخام التي تتكون منها البروتينات وكل الحياة الخلوية.
كان تشارلز داروين مترددًا في نشر آرائه حول أصل الحياة ، وفقًا لمجلة Scientific American. لا تُعرف آرائه حول هذا الموضوع إلا من خلال رسالة أرسلها إلى صديقه وزميله جوزيف هوكر.
“ولكن إذا (يا له من حجم كبير) يمكننا أن نتصور في بعض البركة الصغيرة الدافئة مع جميع أنواع الأمونيا وأملاح الفوسفوريك – الضوء والحرارة والكهرباء وما إلى ذلك ، أن مركب البروتين قد تم تشكيله كيميائيًا ، وعلى استعداد للخضوع للمزيد التغييرات المعقدة ، في الوقت الحاضر ، سيتم التهام هذه المادة أو استيعابها على الفور ، وهو ما لم يكن ليحدث قبل أن تتشكل الكائنات الحية “، كتب داروين في الرسالة المرسلة في عام 1871.
منذ ذلك الحين ، اقترح الباحثون أن الحياة تطورت في البرك البركانية أو أن البرق لعب دورًا رئيسيًا في خلق الحياة. لكن دراسة نشرت في المجلة حياة يقترح أن تصادم الجسيمات الشمسية مع الغلاف الجوي المبكر للأرض يمكن أن تشكل أحماض أمينية وأحماض كربوكسيلية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات والحياة العضوية.
الطريق الطويل والمعقد لإيجاد أصل الحياة
كانت تجربة Miller-Urey الشهيرة في عام 1953 بمثابة تقدم رائد في البحث عن أصل الحياة. حاول ستانلي ميللر من جامعة شيكاغو إعادة خلق ظروف الأرض البدائية في المختبر. ملأ غرفة مغلقة بالميثان والأمونيا والماء والهيدروجين الجزيئي وأطلق شرارة كهربائية بشكل متكرر لمحاكاة البرق.
تلك هي الغازات التي كان يعتقد أنها كانت سائدة في الغلاف الجوي المبكر للأرض. بعد أسبوع من إغلاق الغرفة ، حلل مستشار ميلر للخريجين هارولد يوري محتويات الغرفة ووجد أن 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة قد تشكلت.
مفهوم فنان عن الأرض في فجر الحياة البدائية. (رصيد الصورة: ناسا)
“كان هذا إعلانًا كبيرًا. قال فلاديمير إيرابيتيان ، المؤلف المشارك للورقة البحثية الجديدة في الحياة ، في بيان صحفي ، في إشارة إلى تجربة ميلر-يوري ، من المكونات الأساسية للغلاف الجوي للأرض المبكرة ، يمكنك تصنيع هذه الجزيئات العضوية المعقدة. Airapetian هو عالم فيزياء فلكية نجمية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في ماريلاند.
لكن السبعين عامًا التي مرت على التجربة أفسدت الاستنتاجات التي يمكن استخلاصها منها. يعتقد العلماء الآن أن الأمونيا (NH3) والميثان (CH4) كانت أقل وفرة خلال المرحلة البدائية للأرض ، وفقًا لوكالة ناسا. بدلاً من ذلك ، كانت مليئة بمزيد من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي ، والتي تتطلب المزيد من الطاقة للتحلل.
في حين أن هذه الغازات لا تزال قادرة على إنتاج الأحماض الأمينية ، فإنها تفعل ذلك بكميات مخفضة.
بحثًا عن مصادر طاقة بديلة يمكن أن تكون قد أدت إلى تكسير تلك المركبات. اقترح البعض أن موجات الصدمة من النيازك القادمة يمكن أن تكون مصدرًا ، بينما أشار البعض الآخر إلى الأشعة فوق البنفسجية. بحث Airapetian وزملاؤه من خلال البيانات من مهمة Kepler التابعة لناسا للنظر في اتجاه آخر – جزيئات الطاقة من الشمس.
الحصول على الشمس في البركة الدافئة
في عام 2016 ، نشر Airapetian دراسة في علوم الأرض الطبيعية التي اقترحت أنه خلال أول 100 مليون سنة على كوكبنا ، كانت الشمس أكثر قتامة بنسبة 30 في المائة تقريبًا ولكن كانت بها ثورات بركانية شبه ثابتة من “الكواكب الشمسية الفائقة” القوية. تعتبر الكواكب الشمسية الفائقة انفجارات شمسية شديدة القوة لا نراها إلا مرة واحدة كل مائة عام أو نحو ذلك. وفقًا للدراسة ، كان من الممكن أن يحدث مرة كل ثلاثة إلى عشرة أيام عندما كان كوكبنا أصغر.
قال Airapetian: “بمجرد أن نشرت تلك الورقة ، اتصل بي فريق من جامعة يوكوهاما الوطنية من اليابان”.
وفقًا لوكالة ناسا ، كان كوباياشي ، أستاذ الكيمياء في جامعة يوكوهاما الوطنية ، يحاول فهم كيف يمكن أن تؤثر الأشعة الكونية المجرية على الغلاف الجوي للأرض المبكرة.
يتجاهل معظم الباحثين الأشعة الكونية المجرية لأنها تتطلب معدات متخصصة ، مثل مسرعات الجسيمات. وقال كوباياشي في بيان صحفي “كنت محظوظًا بما يكفي للوصول إلى العديد منها بالقرب من منشآتنا”. قضى كوباياشي أكثر من 30 عامًا في دراسة كيمياء البريبايوتك ، وساعدت التعديلات الصغيرة على إعداده التجريبي العلماء على وضع نظريات جديدة على المحك.
قام Airapetian و Kobayashi وباحثون آخرون بشيء مشابه لتجربة Miller-Urey. لقد جمعوا ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي والماء وكمية متغيرة من الميثان. بعد ذلك ، أطلقوا على الخليط تيارًا من البروتونات لمحاكاة الجسيمات الشمسية. لقد أطلقوا أيضًا مثل هذه الخلائط بتفريغ شرارة لتكرار تجربة Miller-Urey للمقارنة.
يبدو أن الخليط الذي تم إطلاقه بواسطة البروتونات ينتج كميات قابلة للاكتشاف من الأحماض الأمينية والأحماض الكربوكسيلية طالما أن نسبة الميثان فيه تزيد عن 5 في المائة. لكن تصريفات الشرارة ، التي كان من المقرر أن تحاكي البرق ، تطلبت تركيزًا من الميثان بنسبة 15 في المائة قبل تكوين أي أحماض أمينية. وأضاف: “وحتى عند وجود 15٪ من الميثان ، فإن معدل إنتاج الأحماض الأمينية عن طريق البرق أقل بمليون مرة من إنتاج البروتونات”.
طالما أن نسبة الميثان تزيد عن 0.5٪ ، فإن المخاليط التي تم إطلاقها بواسطة البروتونات (جزيئات الطاقة الشمسية) أنتجت كميات قابلة للاكتشاف من الأحماض الأمينية والأحماض الكربوكسيلية. لكن تصريفات الشرارة (البرق) تتطلب تركيزًا من الميثان بنسبة 15٪ تقريبًا قبل أن تتكون أي أحماض أمينية على الإطلاق.
وأضاف Airapetian “وحتى عند وجود 15٪ من الميثان ، فإن معدل إنتاج الأحماض الأمينية عن طريق البرق أقل بمليون مرة من إنتاج البروتونات”.
بناءً على البحث ، يبدو أن جزيئات الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة أكثر كفاءة من البرق. ولكن وفقًا لـ Airapetian ، فإن الأشياء في الواقع تميل كثيرًا لصالح الألواح الشمسية الفائقة. تأتي الإضاءة من السحب الرعدية المتصاعدة من الهواء الدافئ. كان من غير المحتمل أن يكون هذا أكثر احتمالا عندما كانت الشمس باهتة بنسبة 30 في المائة.
اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
