Согласно расчетам американских и британских ученых, удары молний могли обеспечить достаточное количество необходимых соединений фосфора для поддержания первой жизни на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Для возникновения жизни на Земле в том виде, в котором мы ее знаем, нужен точно сбалансированный набор первичных элементов. Один из них - фосфор, ключевой компонент ДНК, РНК и липидов клеточных мембран, который для вхождения в состав органических молекул должен быть биодоступным, то есть находиться в реактивной, растворимой форме.

Но весь небиогенный фосфор на Земле заключен в нерастворимых минералах. Единственное исключение - шрейберзит (Fe,Ni)3P, присутствующий в метеоритах. Поэтому до сих пор считалось, что пребиотический фосфор был занесен на Землю во время ранней метеоритной бомбардировки.

Исследователи из Йельского университета в США и Университета Лидса в Великобритании предложили альтернативный источник шрейберзита и содержащегося в нем фосфора. Изучив фульгуриты - структуры, образовавшиеся в горных породах в местах ударов молний и сложенные в основном спекшимся кремнеземом, - авторы с помощью спектроскопических методов обнаружили в них шрейберзит в виде стекловидных образований.

"Эта работа помогла нам понять, как жизнь могла образоваться на Земле и как она все еще формируется на других, похожих на Землю планетах. Отчасти, все начинается с фосфора", - приводятся в пресс-релизе Йельского университета слова первого автора статьи Бенджамина Хесса.

Ученые провели моделирование, результаты которого показали, что за миллиард лет, прошедший с образования Земли до появления первых органических форм, молнии могли произвести достаточно биодоступного фосфора в форме фосфида, фосфита и гипофосфита, чтобы дать начало ранней жизни на Земле.

Сегодня на Земле происходит примерно 560 миллионов вспышек молний в год. Исходя из более высокой электрической активности ранней атмосферы, авторы подсчитали, что на начальных этапах на Земле ежегодно происходили от 1 до 5 миллиардов вспышек молний, из них от 100 миллионов до 1 миллиарда достигали Земли. За миллиард лет это составляет от 0,1 до 1 квинтиллиона ударов.

Оценивая количество шрейберзита, которое могло образоваться при каждом ударе, и площадь суши ранней Земли, они получили в результате от 110 до 11000 килограммов реактивного фосфора в год. По мнению авторов, это в любом случае больше, чем от падения метеоритов, и вполне достаточно для поддержания первых форм жизни.

Авторы отмечают, что гипотеза происхождения пребиотического фосфора при ударах молний имеет много преимуществ перед "метеоритной" гипотезой. Во-первых, количество ударов молний в течение сотен миллионов и миллиардов лет сохраняется на одном и том же уровне, а массовые падения метеоритов были приурочены к отдельным, относительно коротким периодам в истории Земли. Во-вторых, молнии более распространены в тропических регионах, где, по идее, и произошло зарождение жизни.

По мнению исследователей, наличие электрических разрядов в атмосфере может стать важным признаком для поисков жизни и на других планетах.