Pământul ar fi avut condițiile ideale pentru apariția vieții acum 4,33 miliarde de ani. Ce arată un nou model

Pământul ar fi putut ajunge într-un moment favorabil pentru apariția vieții mult mai devreme decât s-ar fi crezut. Un nou studiu indică perioada de acum aproximativ 4,33 miliarde de ani drept unul dintre cele mai potrivite momente pentru ca reacțiile chimice care au precedat viața să poată avea loc și să continue suficient de mult.

La acea vreme, planeta era încă foarte tânără și trecea printr-o perioadă extrem de violentă. Asteroizi, comete și alte corpuri rămase din formarea Sistemului Solar loveau frecvent Pământul, iar energia acestor impacturi încălzea scoarța și putea distruge moleculele necesare chimiei prebiotice. Cercetătorii spun însă că bombardamentul cosmic a început să scadă suficient pentru ca unele regiuni să rămână stabile, în timp ce impacturile erau încă destul de numeroase pentru a crea sisteme hidrotermale favorabile reacțiilor chimice, scrie revista Phys.

Pământul începea să aibă zone care nu mai erau „sterilizate”

Cercetarea, publicată în „Nature Communications” și realizată în parte de Oleg Abramov, cercetător senior la Planetary Science Institute, se bazează pe un model computerizat tridimensional. Echipa a simulat efectele produse de asteroizi, comete și planetesimale asupra scoarței terestre într-un interval de aproximativ un miliard de ani, de la 4,5 la 3,5 miliarde de ani în urmă.

Ideea centrală a studiului este simplă: pentru ca reacțiile chimice care ar fi putut preceda viața să se dezvolte, nu era suficient ca Pământul să se răcească pentru scurt timp. Zonele respective trebuiau să rămână suficient de reci și stabile pentru o perioadă mai lungă.

Vezi și:

După câte ore de la ultimul pahar te poți urca la volan. Cât timp rămâne alcoolul în sânge și în aerul expirat

Înainte de aproximativ 4,4 miliarde de ani, acest lucru era foarte greu de obținut. O regiune din scoarță putea ajunge la temperaturi potrivite pentru chimia prebiotică, după care un nou impact o încălzea din nou. Practic, procesul trebuia luat de la capăt.

Modelul cercetătorilor arată că situația începe să se schimbe în jurul valorii de 4,4 miliarde de ani. Apar regiuni din partea superficială a scoarței care, după ce se răcesc, nu mai sunt încălzite ulterior peste pragul de temperatură analizat în studiu. Autorii le numesc regiuni „never-sterilized”, deoarece nu mai trec printr-un nou episod de încălzire capabil să distrugă condițiile necesare.

Aceste zone se extind pe măsură ce bombardamentul cosmic scade. În jurul momentului de acum 4,25 miliarde de ani, ele ajung să reprezinte mai mult de jumătate din volumul de scoarță analizat în simulări.

Aceleași impacturi puteau distruge moleculele, dar și crea medii favorabile

Impacturile nu au avut însă doar efecte negative. Energia eliberată atunci când un asteroid sau un alt corp cosmic lovește planeta încălzește și fracturează rocile. Apa care circulă prin aceste roci fierbinți poate forma sisteme hidrotermale, în care se întâlnesc apă, căldură și surse de energie chimică.

Aceste medii sunt considerate de mult timp posibile locuri pentru reacțiile care au precedat apariția vieții. Iar aici apare una dintre cele mai interesante observații ale noului studiu: pe măsură ce impacturile au devenit mai puțin distructive, ele nu au dispărut complet. Au continuat să genereze căldură și sisteme hidrotermale.

În jurul valorii de 4,3 miliarde de ani în urmă, simulările indică apariția unui număr deosebit de mare de grupuri interconectate de sisteme hidrotermale produse de impacturi. Asta înseamnă că Pământul putea avea, în același timp, regiuni suficient de stabile pentru ca moleculele importante să supraviețuiască și medii hidrotermale capabile să furnizeze căldură și energie chimică.

Cercetătorii au urmărit în mod special posibilitatea existenței unui „RNA World”, o ipoteză potrivit căreia ARN-ul ar fi avut un rol central într-o etapă foarte timpurie a apariției vieții, înainte ca ADN-ul să ajungă să îndeplinească rolul pe care îl are astăzi. ARN-ul poate stoca informație genetică și poate participa la anumite reacții chimice necesare replicării.

Pentru ca un asemenea sistem să apară, moleculele ar fi trebuit nu doar să se formeze, ci și să rămână stabile și să aibă timp să interacționeze.

De ce cercetătorii indică momentul de acum 4,33 miliarde de ani

Simulările arată că Pământul ar fi putut deveni potrivit pentru o etapă timpurie a apariției vieții între aproximativ 4,4 și 4,3 miliarde de ani în urmă. Dintre aceste perioade, cercetătorii indică aproximativ 4,33 miliarde de ani în urmă ca fiind momentul în care condițiile ar fi fost deosebit de favorabile.

Explicația ține de echilibrul dintre efectele distructive și cele favorabile ale impacturilor. Dacă bombardamentul era prea intens, căldura putea distruge repetat moleculele necesare chimiei prebiotice. Pe măsură ce impacturile au devenit mai rare, au apărut regiuni care puteau rămâne stabile după răcire. În același timp, impacturile încă erau suficient de numeroase pentru a produce sisteme hidrotermale.

Cercetătorii au comparat temperaturile rezultate din simulări cu limitele la care ARN-ul și alte molecule importante pentru viață ar putea rămâne stabile. Modelul a fost construit pornind de la mai multe indicii despre bombardamentul timpuriu al Pământului, inclusiv urmele craterelor de pe Lună și cantitatea unor elemente siderofile din mantaua superioară.

Rezultatele nu înseamnă că oamenii de știință au demonstrat că viața exista deja pe Pământ acum 4,33 miliarde de ani. Studiul încearcă să stabilească altceva: când au apărut condițiile fizice care ar fi permis chimiei prebiotice să continue suficient de mult, fără să fie întreruptă constant de impacturi.

O fereastră pentru chimia care putea preceda viața

Imaginea care rezultă este cea a unui Pământ aflat într-o tranziție. Planeta nu devenise încă un loc complet liniștit, iar impacturile continuau să aibă loc. Diferența era că nu mai distrugeau la fel de des și pe suprafețe atât de mari condițiile necesare reacțiilor chimice.

În jurul valorii de 4,33 miliarde de ani în urmă, cele două lucruri par să fi ajuns într-un echilibru favorabil: existau tot mai multe regiuni stabile, dar și suficientă activitate hidrotermală produsă de impacturi. Pentru ipoteza „RNA World”, aceasta ar fi putut reprezenta o perioadă în care moleculele aveau, pentru prima dată, timp și condiții pentru a forma sisteme chimice tot mai complexe.

Studiul oferă astfel o perspectivă diferită asupra începuturilor vieții. În loc să caute doar momentul în care planeta s-a răcit, cercetătorii au urmărit momentul în care răcirea a devenit suficient de durabilă pentru ca procesele chimice să nu fie permanent întrerupte. Iar calculele lor indică o fereastră surprinzător de timpurie, la doar aproximativ 200 de milioane de ani după formarea Pământului.

Se schimbă stimulentul de 1.000 de lei pentru copiii cu dizabilități din București. Cine va primi mai puțin din 2027