Китайские геологи разработали модель развития нашей планеты в первый миллиард лет после ее образования и прояснили давний вопрос о том, куда делись протоконтиненты. Это позволило по-новому взглянуть на процессы формирования современного облика Земли и возникновения жизни.

 "Капсулы времени"

Считается, что Земле 4,54 миллиарда лет. В первые полтора миллиарда — появились океаны и атмосфера, протоконтиненты и зародилась жизнь, но вещественного материала, относящегося к этому периоду, практически нет. Возраст древнейших пород не превышает 3,8 миллиарда лет. Есть только древние кристаллы циркона.

Это чрезвычайно прочный минерал первично-магматического происхождения. В результате выветривания — разрушения магматической породы ветром и водой — его кристаллы высвобождались и попадали в океан, где откладывались в толще донных осадков, со временем превратившихся в твердые породы.

Цирконы, как правило, значительно старше самих отложений. Так, в архейских осадочных породах возрастом 2,6-3,0 миллиарда лет, расположенных в пределах кратонов — устойчивых блоков земной коры, своеобразных "ядер", вокруг которых формировались современные континенты, — находят кристаллы, образовавшиеся 4,0-4,4 миллиарда лет назад. Эти минералы геологи называют "капсулами времени". Датируют их достаточно точно благодаря тому, что там есть радиоактивные изотопы.

Континенты Земли сформировались в результате ударов гигантских метеоритов — доказательства этой теории в своем новом исследовании представили ученые из австралийского Университета Кертина.

Предположения о таком образовании континентов существовали десятилетиями, но до сих пор было мало убедительных доказательств в поддержку этой теории.

"Изучая крошечные кристаллы минерала циркона в породах кратона Пилбара в Западной Австралии, который представляет собой наиболее хорошо сохранившийся остаток древней коры на Земле, мы нашли доказательства ударов гигантских метеоритов", — сказал ведущий автор работы доктор Тим Джонсон из Университета Кертина.

Изучение состава изотопов кислорода в этих кристаллах циркона выявило "нисходящий" процесс, начинающийся с плавления пород вблизи поверхности и развивающийся глубже, что соответствует геологическому эффекту от ударов упавших на Землю небесных тел.

Процесс начался в течение первого миллиарда лет после образования нашей планеты (возраст которой оценивается в 4,5 миллиарда лет). Размеры метеоритов были сопоставимы с тем, который привел к вымиранию динозавров.

Загадочный "горб" на экваторе Луны указал на то, что Земля была лишена океанов из жидкой воды на протяжении первых 400-500 миллионов лет своего существования, что накладывает серьезные ограничения на время зарождения жизни, говорится в статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters.

Луна"Гидросфера Земли, если она и существовала в те времена, была полностью замороженной, в результате чего приливные силы практически не "тормозили" Луну. Причиной этого, как мы предполагаем, может быть то, что Солнце светило тогда не так ярко, как сегодня", — рассказывает Шицзе Чжун (Shijie Zhong) из университета Колорадо в Боулдере (США).

Ученые заявили, что им удалось найти в породах возрастом 4,3 млрд лет возможные остатки микроорганизмов. Подобно некоторым современным бактериям, они могли обитать в гидротермальных источниках на дне океана.

Об этом говорится в статье британских специалистов из Лондонского нанотехнологического центра, опубликованной в свежем выпуске журнала Nature.

До сих пор самыми древними известными остатками живых существ считались окаменевшие бактерии, найденные в Западной Австралии. Возраст находки составляет 3,46 млрд лет, однако скептики заявляют о неорганическом происхождении этих артефактов.

На этот раз ученые наткнулись на предполагаемых бактерий в еще более древних отложениях, чей минимальный возраст равен 3,7 млрд лет, а максимальный – 4,28 млрд. Образцы были собраны на территории Квебека (Канада).

Фактически находка представляет собой гематитовые микротрубочки – небольшие образования, состоящие из железосодержащего минерала и напоминающие цепочки бактериальных клеток. Их длина достигает 500 мкм, а диаметр – 2-14 мкм.

Сами трубочки содержатся в песчинках кварца, образующих залежи яшмы. По словам авторов статьи, по своему внешнему виду и минералогическому составу образцы очень похожи на остатки современных железоокисляющих бактерий, живущих в термальных источниках на дне океана.

Впрочем, это открытие также убедило далеко не всех. Породы, где найдены остатки - сильно метаморфизированные, то есть за прошедшие миллиарды лет они не раз подвергались воздействию высоких температур и давления в глубинах земной коры. Поэтому пока неясно, как могли уцелеть в них бактериальные клетки.

Источник: infox.ru

Генетики реконструировали образ жизни последнего общего предка всех живых организмов. Оказалось, что он проводил жизнь у подводных вулканов, окисляя выделяющийся из них водород.

К такому выводу пришли немецкие специалисты из Университета Дюссельдорфа, чья статья опубликована в журнале Nature Microbiology.

Современная эволюционная теория постулирует, что у всех трех групп ныне живущих организмов - бактерий, архей и эукариот - имелся общий предок. В англоязычной литературе его обозначают аббревиатурой «LUCA». Известно, что LUCA хранил генетическую информацию в виде ДНК и запасал энергию в молекулах аденозинтрифосфата. Однако об особенностях его образа жизни до сих пор можно было лишь строить догадки.

Авторы статьи решили восполнить этот пробел, вычислив, какие гены современные организмы могли унаследовать от LUCA. Они проанализировали более 6,1 миллионов генов ныне живущих бактерий. Из 286 000 семейств, к которым относятся эти гены, исследователи выделили 355 наиболее распространенных. Их универсальность может указывать на то, что такие гены имелись у общего предка всех живых организмов.

Выяснилось, что эти 355 генетических семейств не представляют собой чисто случайный набор, а связаны с определенным типомметаболизма. По словам ученых, он был построен на окислении водорода, которое происходило в бескислородных условиях. В наши дни водород выделяют многие бактерии, но в те времена, скорее всего, он имел неорганическое происхождение. Водород мог поступать из гидротермальных источников в океане, рядом с которыми и жил LUCA.

Как отмечают исследователи, LUCA существовал около 4 миллиардов лет назад, когда Земля подвергалась бомбардировке крупными астероидами. Вода в океане периодически вскипала, так что термофильность была этому древнему микробу только на руку. В наши дни схожий образ жизни ведут некоторые метаногенные археи.

Источник: infox.ru

Геохимики из США нашли возможные следы того, что жизнь на Земле могла зародиться практически одновременно с остыванием планеты, примерно 4,1-4 миллиарда лет назад, и могла повторно возникнуть позднее, после вымирания первой жизни, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Двадцать лет назад, подобное заявление было бы еретическим, даже свидетельства того, что жизнь существовала 3,8 миллиарда лет назад, было бы крайне шокирующим. Похоже, что жизнь на Земле возникла почти мгновенно с формированием планеты – судя по всему, живые существа возникают из не-жизни очень быстро, если есть все нужные для этого ингредиенты", — заявил Марк Харрисон (Mark Harrison) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США).

Харрисон и его коллеги пришли к такому шокирующему выводу, изучая почти 10 тысяч образцов так называемых цирконов, обнаруженных в местечке под названием Джек-Хиллс в западной Австралии.

Как отмечают исследователи, кристаллы циркона образуются только при очень высоких температурах внутри магматических горных пород, составляющих основу земной коры на континентах. Это позволяет использовать их для оценки возраста коры и ряда других ее свойств, в том числе и силы магнитного поля в прошлом.

Несколько сотен подобных цирконов, рассказывает Харрисон, содержали в себе то, что ученые не ожидали увидеть – темные включения, чья форма и структура заставили авторов статьи подозревать, что они являются следами жизнедеятельности древнейших организмов на Земле.

Харрисон и его коллеги проверили свои подозрения, просветив подобные кристаллы и содержащиеся в них черные точки при помощи особого спектроскопа, который позволил им определить их химический состав и вычислить доли изотопов.

Оказалось, что цирконы содержали в себе включения графита – минерала, образующегося в природе исключительно из каменного угля и других "органических" пород. Относительно низкая доля тяжелого углерода-13 в этих кусочках доисторического углерода говорит в пользу того, что они возникли в результате жизнедеятельности микробов и другой примитивной жизни.

Учитывая возраст этих цирконов – 4-4,1 миллиарда – лет, можно говорить о том, что жизнь существовала уже в то время, или даже раньше, учитывая то время, которое прошло за время путешествия будущего графита от поверхности к недрам Земли.

Подобная дата крайне интересна тем, что она означает, что жизнь на Земле возникла еще до "поздней тяжелой бомбардировки" – особого периода в жизни Солнечной системы, 3,8-3,2 миллиарда лет назад, во время которого Земля и все остальные планеты постоянно сталкивались с  крупными астероидами.

Эта бомбардировка, как допускают ученые, могла уничтожить только зародившуюся жизнь, которая, как показывают другие древнейшие следы живых существ, возродилась достаточно быстро, примерно через 200-300 миллионов лет после пика "бомбардировки". Столь быстрое возникновение жизни, как предполагают ученые, говорит о том, что наши шансы найти внеземную и даже разумную жизнь выше, чем мы считаем сегодня.

Источник: РИА Новости

Хагаи Петерс (Hagai Perets), астрофизик из Израильского института технологии в Хайфе, с коллегами смоделировали процесс удара двух планет, так чтобы из обломков образовалась планета типа нашей Луны. Согласно их оценкам, сценарий образования Луны от подобного удара вполне вероятен, и, скорее всего, произошел в реальности 4,5 млрд лет назад. Результаты работы опубликованыв Nature, краткий пересказ доступен на сайте журнала.

Столкновение Земли с ТейейСогласно гипотезе гигантского удара, впервые предложенной в 1970-х годах, Луна образовалась из обломков, выброшенных примерно 4,5 млрд лет назад во время столкновения ранней Земли с планетой размером с Марс. Эта гипотеза хорошо объясняет факты, такие как массу Луны, состав, близкий к мантийному веществу Земли, отсутствие железного ядра. В таком случае, Земля и столкнувшееся с ней небесное тело должны быть очень похожими планетами. Причем гораздо более похожими друг на друга и тесно связанными, чем любые другие планетные тела, наблюдаемые в солнечной системе.

Вероятность такого события с двумя такими телами планетолог Робин Кануп (Robin Canup) из Юго-западного исследовательского института в Боулдере (США) оценил равной 1%, то есть как очень редкое событие. А вот Хагаи Петерс с коллегами полагают, что сценарий гигантского удара двух очень похожих планет правдоподобен. Они смоделировали процессы образования Солнечной системы и провели ряд симуляций момента удара двух планет. По их оценкам, в 20-40% соударений двух похожих тел вполне достаточно, чтобы объяснить возникновение Луны из обломков.

Прародители Луны были очень похожи, потому что они образовались из одинакового протопланетного материала и вращались на примерно равном расстоянии от Солнца. Это не планеты-близнецы, подчеркивают ученые, а планеты-сестры, то есть тела, сформировавшиеся в сходных условиях.

Источник: Научная Россия

Британские биохимики предложили интересную гипотезу происхождения трех химических соединений, необходимых для возникновения жизни – нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. По их мнению, молекулы всех трех групп могли быть синтезированы на ранней Земле в условиях избытка цианидов, медных катализаторов и ультрафиолетового освещения.

 Один из парадоксов, связанных с возникновением жизни на нашей планете, заключается в том, что для появления первых живых систем необходимо одновременное присутствие в одном месте нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. При этом из аминокислот с помощью нуклеиновых кислот синтезируются белки – строительный материал живых систем, а липидная оболочка удерживает всю эту "производственную линию" вместе, образуя подобие клеточных стенок. Но нуклеиновые кислоты – РНК и ДНК – не могут быть скопированы в отсутствие белков, белки не могут появиться без нуклеиновых кислот, а для липидной оболочки потребны специальные белки, синтезируемые при участии ферментов, кодируемых нуклеиновыми кислотами.

Эта ситуация, представляющая собой усложненный и более запутанный вариант известного парадокса яйца и курицы, до последнего времени не обещала заметных прорывов. Гипотезу, кажущуюся достаточно правдоподобной, предложили недавно Бавеш Пател и его коллеги из Кембриджского университета. По их данным, предшественники РНК, аминокислот и липидов могут быть получены в результате достаточно простых реакций с участием цианистого водорода и его производных. Следовательно, и все клеточные подсистемы способны возникнуть одновременно из этих химических соединений путем гомологизации исходных молекул. Ключевыми условиями для данного синтеза британские биохимики называют наличие ультрафиолета, восстановительную сероводородную обстановку, медь в качестве катализатора и избыток цианистых соединений.

Начав только с цианистого водорода, сероводорода и ультрафиолета, ученые получили прекурсоры (предшественники) нуклеиновых кислот. Условия, необходимые для получения предшественников РНК, оказались подходящими и для возникновения прекурсоров природных аминокислот и липидов. Иными словами, обнаружен набор реакций, который одновременно и в одном месте создают все "кирпичики" для возникновения жизни. Затем в ходе цикличных реакций в присутствии меди в качестве катализатора из этих "кирпичиков" выстраиваются искомые молекулы.

"Это очень важная работа. Она впервые предлагает сценарий, по которому практически все необходимые строительные блоки для жизни могут быть собраны в одних геологических условиях", – прокомментировал публикацию молекулярный биолог Главного массачусетского госпиталя в Бостоне и эксперт по происхождению жизни Джек Шостак.

А вот другой специалист по происхождению жизни, биохимик Университетского колледжа в Лондоне Ник Лейн уверен, что хотя авторы исследования и продемонстрировали "согласованный набор идей", их работа "не имеет ничего общего с современной биохимией". "Геохимический контекст этих процессов просто невероятен, потому что предполагает очень высокие концентрации цианидов. Но у нас нет никаких доказательств в пользу их существования", – заявил Лейн, добавив, что конструировать сложные метаболитические сети не так уж трудно, но стоит все же помнить о "более реалистичном их окружении".

Источник: PaleoNews

Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) под руководством Джона Сатерланда (John Sutherland) разработали новый сценарий возникновения жизни на ранней Земле в условиях кометных бомбардировок. Они показали, что кирпичики биомолекул могли синтезироваться из простых соединений, а те, в свою очередь, были созданы простыми реакциями и катализаторами, которыми изобиловала в те времена планета. Вся эта химия проистекала одновременно и самыми разными способами, ее продукты могли скапливаться в неком «пруду» и там «вариться». Результаты исследования опубликованы в Nature Chemistry, а популярно суть исследования изложил сайте журнала Science.

Живая материя состоит из трех основных компонентов — нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. Считается, что они возникали постепенно и друг за другом на раннем этапе развития Земли. Сначала появились РНК, согласно гипотезе РНК-мира. В 2009 году английский химик Джон Сатерланд доказал, что для синтеза двух из четырех РНК достаточно двух соединений — ацетилена и формальдегида. Участие энзимов в этой реакции необязательно, показал Сатерланд. Но нужно было объяснить, как появились ацетилен и формальдегид, и ученый это сделал в своем новом исследовании.

Химики создали прекурсоры нуклеиновых кислот из цианида водорода (HCN), сульфида водорода (H₂S) в присутствии ультрафиолетового излучения. Они также уверяют, что этого в условиях ранней Земли было достаточно, чтобы создать природные аминокислоты и липиды. А это уже компоненты для возникновения живой материи. В первые несколько миллионов лет кометные бомбардировки были на планете обычным делом, а с ними поступал и цианид водорода в большом количестве. Кометы давали энергию и для синтеза цианида водорода иным путем — из водорода, углерода и азота. Недостатка в сульфиде водорода тоже не было, также как и ультрафиолетовом излучении — такой как сейчас атмосферы же еще не существовало. Металлсодержащие минералы служили катализаторами реакций. Причем вся эта химия могла идти в разных местах планеты одновременно и разными путями, а потом ливни смывали химические соединения в единый бассейн, где варился тот самый пресловутый «бульон» жизни.

Истчоник: Научная Россия

Эксперимент, имеющий целью приблизить понимание процесса возникновения жизни, проведен биологом Сватоплуком Цивисом (Svatopluk Civis) из Института физической химии в Праге (Чехия), и его коллегами из международной группы ученых. В лабораторных условиях был воссоздан предполагаемый химический «бульон», который подвергся облучению мощным лазером. Он должен был сымитировать воздействие энергии падения астероида на Землю. В этих условиях, как считают ученые, и начали возникать важные строительные блоки жизни. Полученные результаты соответствуют одной из популярных теорий, хотя, конечно, они не дают прямых доказательств, что 4 млрд лет назад все происходило именно так. Результаты исследования опубликованы в PNAS.

Эксперимент воссоздал условия возникновения жизниЭксперимент показал, что возникновение жизни — не результат катастрофы, а закономерное следствие обстоятельств, сложившихся на планете и окружающей ее среде. Под воздействием лазера возникли все четыре исходных химических соединения, необходимых для синтеза рибонуклеиновой кислоты (РНК), служившей основой для более простых форм жизни, чем на основе более поздней ДНК. После этого этапа, несомненно, произошли еще некоторые малоизученные события, в результате которых появилась собственно жизнь, но важно, что в ходе эксперимента начальный потенциал был получен.

Один из руководителей проекта, биолог Сватоплук Цивис (Svatopluk Civis) из Института физической химии в Праге (Чехия) сообщил, что ученые, используя давление, облучение и другие операции с химической смесью смогли провести первый эксперимент по воссозданию начального этапа возникновения жизни. Они проверили гипотезу, согласно которой падение космического объекта запустило цепочку реакций, вызвавших появление органических соединений.

По словам исследователей в эксперименте применялся очень мощный лазер почти 500 м в длину, в ходе работы он нагревался до примерно 4200° C.

Наиболее ранние формы жизни совпадают по времени с т.н. периодом поздней бомбардировки Земли астероидами. Это время характеризовалось большим числом метеоритов в Солнечной системе, которые падали на планету чаще, чем сейчас — примерно в 10 раз.

Мнение критиков по поводу результатов амбициозного эксперимента разделилось. Стив Беннер (Steve Benner), известный молекулярный биолог из Флориды (США), отметил правдоподобность полученных выводов. В то же время Джон Сазарленд (John Sutherland) из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Великобритания) и ряд других исследователей призвали коллег не придавать результатам эксперимента слишком большое значение.

К слову, согласно альтернативной теории зарождения жизни, наша планета была «заражена» ею посредством кометы или астероида, на котором прилетели своеобразные «семена жизни». Работа Цивиса и его коллег попыталась доказать обратное — что вначале был «огонь жизни». Для этого потребовалось бы, чтобы сверхмощный взрыв от падения кометы или астероида разрушил молекулы сложных химических соединений, которые затем смогли перестроиться и дать начало органическим соединениям.

Источник: Научная Россия

Новое исследование может положить конец спорам: обнаружена последовательность лав возрастом 4,4 млрд лет, которые могут оказаться остатками первой зоны субдукции на Земле. 

Скалы острова Гуам сложены застывшей лавой, относящейся ко временам формирования Марианской впадины. Врезка демонстрирует характерные для лавы складки. (Фото Mark Reagan.) В 2008 году изучение древних лав на севере Квебека — зеленокаменного пояса Нуввуагиттук — показало, что они обладают одинаковыми геохимическими характеристиками с лавами из современных зон субдукции (например, Марианской впадины). Это означает, что они, должно быть, смешались с солёными жидкостями, которые выдавливаются в зонах субдукции — и только в зонах субдукции. Геохимия этих пород — своего рода отпечаток пальцев, позволяющий идентифицировать лавы зон субдукции.

Геологи Трейси Рашмер и Саймон Тёрнер из Маккуорийского университета (Австралия), а также их коллеги решили взглянуть на эти породы поближе и обнаружили чёткую последовательность слоёв. Геолог Марк Рейган из Айовского университета (США), несколько раз спускавшийся в Марианскую впадину (его рекорд — 6 500 м), подтвердил, что там он видел точно такую же картину. Каждый слой — определённый этап рождения зоны субдукции. 

Ключ к пониманию этого процесса заключается в том, как породы и их химия меняются с каждым последующим слоем. По мере того как океаническая плита опускается, лавы поднимаются и откладываются поверх друг друга, формируя слои вулканических пород. С возрастанием глубины тепло и давление начинают выдавливать различные элементы из плиты в виде жидкостей, которые со временем меняют химический состав лавы, обогащая её таким редкоземельным элементом, как иттербий, но в то же время обедняя ниобием. Первый слой в ряду извергается до того, как жидкости смогут выйти из плиты, но уже следующий даёт достаточное количество жидкости для появления химических признаков, характерных для зоны субдукции. Последний слой несёт огромное количество редкоземельных элементов и очень мало ниобия, после чего всякие сомнения отпадают: да, это лава зоны субдукции. 

Марианская впадина и Нуввуагиттук схожи не только геохимией. Характеристики пород меняются совершенно одинаковым образом. Но это убедило далеко не всех. Геохимик Джулиан Пирс из Кардиффского университета (Великобритания) отмечает, что зеленокаменный пояс Нуввуагиттука слишком стар. Время могло изменить его настолько, что по нему нельзя судить о происходившем 4,4 млрд лет назад. К тому же, по мнению специалиста, выявленные геохимические характеристики свойственны не только зонам субдукции. 

Авторы исследования не согласны: они считают, что тепло и давление не меняют геохимические характеристики до неузнаваемости, поэтому древность ещё не повод отказываться от попыток выяснить происхождение пород. Что до зон субдукции, то схожесть с Марианской впадиной говорит сама за себя. 

Так или иначе, но все спорщики согласны с тем, что зоны субдукции могли создавать идеальные условия для возникновения жизни. Жидкости, выделяемые пододвигающейся корой, трансформируют мантийные породы в минерал серпентин, а также порождают горячие источники на дне океана. Серпентин даёт энергию, а бор, которым изобилуют такие горячие источники, выступает стабилизатором РНК. Поэтому открытие самой древней зоны субдукции претендует одновременно на обнаружение одного из первых мест на Земле, где могла зародиться жизнь. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Геологи выяснили, что наша планета обзавелась твердой корой почти сразу после своего возникновения. Это значит, что Земля была пригодной для жизни уже практически изначально.

Земля 4,3 млрд лет назадРезультаты исследования, проведенного американскими учеными из Висконскинского университета, опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Планета Земля сформировалась около 4,6 миллиардов лет назад. Считается, что долгое время она представляла собой шар из расплавленной магмы, на котором не могли существовать никакие живые организмы. Авторы статьи поставили под сомнение этот взгляд, проанализировав цирконы, извлеченные из песчаников в Западной Австралии.

Цирконы - это микроскопические кристаллики древних минералов, включенные в состав более молодых пород. С помощью уран-свинцового радиоизотопного метода исследователи показали, что возраст изученных ими цирконов составляет 4,4 миллиарда лет. Это значит, что уже тогда земная кора была частично отвердевшей.

Уран-свинцовый метод основан на том, что с течением времени изотопы урана превращаются в изотопы свинца. Ученые отмечают, что в кристаллах циркона им встретились отдельные кластеры, обогащенные изотопами свинца, что свидетельствует об их относительной «молодости». Вероятно, они попали в кристаллы при их вторичной переплавке.

«У нас нет доказательств, что жизнь существовала на Земле на первых этапах ее истории, однако теоретически ничто не мешало ей появиться уже 4,3 миллиарда лет назад», -- пояснил Джон Уэллей, соавтор статьи. По словам исследователей, земная кора отвердела вскоре после гипотетического столкновения расплавленной Земли с другим небесным телом, в результате которого появилась Луна.

Источник: infox.ru

Можно ли назвать планету Земля родиной земной жизни? Палеонтолог Санкар Чаттерджи из Техасского технологического университета (США) стоит на том, что зародыши жизни упали с неба и проросли уже здесь — в горниле первобытной преисподней. 

Благодаря непрестанной бомбардировке земной поверхности кометами и метеоритами 4 млрд лет назад, в эпоху начального формирования планеты, возникавшие после столкновений крупные кратеры не только содержали воду и основные химические стройматериалы для жизни, но и служили прекрасными тиглями, в которых эти вещества концентрировались и подготавливались к созданию первых простейших организмов.

Г-н Чаттерджи известен прежде всего как специалист по динозаврам и птерозаврам, но, как только что выяснилось, в действительности его больше всего интересует анализ и синтез теорий химической эволюции, объясняющих геологические процессы на заре существования Земли. «Это Святой Грааль науки, к которому мы все стремимся», — поясняет он. 

Разыскивая останки древних существ, палеонтолог мимоходом открыл кратер Шива на дне Индийского океана к западу от города Мумбаи. Если данная структура действительно имеет ударное происхождение (а это ещё не доказано), то её создал метеорит диаметром около 40 км, упавший, что самое интересное, почти одновременно (с геологической точки зрения) с тем, который сформировал кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Возможно, тот своего рода метеоритный дождь и стал одной из главных причин вымирания динозавров и многих других животных примерно 65 млн лет назад. 

Случайность это или нет, но метеориты стали главными героями и новой концепции учёного, как будто он чувствовал себя обязанным доказать, что небесные гости не только отбирают жизнь, но и дарят её. Изучив три локации, в которых найдены старейшие окаменелости, известные науке, он пришёл к выводу, что именно метеориты и кометы занесли на Землю все необходимые ингредиенты, а также создали подходящие условия для возникновения жизни. В общем, первые одноклеточные организмы появились на свет в гидротермальных бассейнах. 

«Четыре с половиной миллиарда лет назад только что сформировавшаяся Земля была стерильной и непригодной для жизни, — поясняет г-н Чаттерджи. — Она представляла собой бурлящий котёл: извергались вулканы, шли метеоритные дожди, поверхность окутывали горячие ядовитые газы. Всего миллиард лет спустя это уже была безмятежная, покрытая водой планета, кишевшая микробами — предками всех живых существ». 

Дискуссия о происхождении жизни традиционно вращается вокруг химической эволюции клеток из органических молекул путём естественных процессов. Г-н Чаттерджи выделяет четыре стадии усложнения этих процессов: космическую, геологическую, химическую и биологическую. 

На космическом этапе (4,1–3,8 млрд лет назад) ещё не сформировавшаяся окончательно Земля и вся Солнечная система вместе с ней ежедневно обрабатывались астероидами и кометами. Тектоника плит, ветер и вода давно стёрли следы того бурного времени, но древние кратеры, сохранившиеся на поверхности Марса, Венеры, Меркурия и Луны, позволяют судить о том, насколько тяжёлой была та бомбардировка. 

Идеальными тиглями, по мысли г-на Чаттерджи, стали кратеры диаметром около 550 км. Образовавшие их метеориты были настолько велики, что должны были пробивать земную кору, создавая тем самым вулканы и геотермальные жерла. Занесённые ими вещества концентрировались и полимеризовывались в этих условиях. 

Учёный уверен, что те места в Гренландии, Австралии и Южной Африке, где были найдены древнейшие породы, содержащие окаменелости, являются остатками таких кратеров — глубоких, тёмных и горячих. 

Поскольку Земле повезло оказаться на идеальном расстоянии от Солнца, разбивавшиеся тут кометы становились источником воды и дополнительных ингредиентов. И вот мы переходим к геологической стадии: кратеры наполнились водой, геотермальная активность нагрела её, возникла конвекция — вода непрестанно двигалась, перемешивалась, превращаясь в добротный первобытный бульон. 

«Геологический этап — это период очень тёмных, горячих и изолированных сред с гидротермальными системами, которые послужили инкубаторами жизни, — выделяет главное г-н Чаттерджи. — Происходила сегрегация и концентрация органических молекул конвективными потоками. Нечто подобное мы наблюдаем сейчас на дне океанов, но только подобное. То был причудливый мир, нам он показался бы вонючей преисподней, окутанной сероводородом, метаном, монооксидом азота и паром, но именно там была энергия, поддерживавшая жизнь». 

Затем началась химическая стадия. Тепло, взбалтывавшее воду внутри кратеров, смешало химические вещества и вызвало трансформацию простых соединений в более крупные и сложные. 

Скорее всего, поры и трещины бассейнов сыграли роль «лесов», на которых собирались самые простые РНК и белки. Вопреки широко распространённой гипотезе о том, что сначала появилась РНК, а потом уже белки, г-н Чаттерджи считает, что они возникли одновременно — там, где были защищены от внешних воздействий. «Мир, в котором сосуществуют РНК и белки, больше подходит для сред с гидротермальными жерлами, чем РНК-мир, — оправдывается учёный. — Молекулы РНК весьма неустойчивы. В условиях геотермальной активности они должны быстро распадаться. Чтобы они смогли спокойно воспроизводиться и метаболизировать, нужны определённые катализаторы, и простые белки прекрасно подходят на эту роль. И потом, аминокислотам, из которых состоят белки, образоваться проще, чем компонентам РНК». 

Остаётся вопрос о том, каким образом белковый и РНК-материал, свободно плававший в том бульоне, придумал защищаться от внешних воздействий с помощью мембран. Г-н Чаттерджи доверяется тут гипотезе Дэвида Дримера из Калифорнийского университета (США), который считает, что мембранный материал уже присутствовал в «супе». Этому учёному удалось выделить везикулы жирных кислот из Мёрчизонского метеорита, который упал в 1969 году в Австралии. Пузырьки космического жира и впрямь похожи на клеточные мембраны. 

«Метеориты — вот что принесло липиды на Землю, — убеждён г-н Чаттерджи. — Этот материал плавал на поверхности воды, а конвекционные течения время от времени уносили его на глубину. Этот процесс продолжался миллионы лет, и в конце концов простые РНК и белки оказались заключены вместе внутри этих капсул. Они начали взаимодействовать, и со временем РНК породила ДНК — более устойчивое соединение. Появился генетический код, и первые клетки принялись делиться». 

Финальная стадия — биологическая — подразумевает возникновение воспроизводящихся клеток, которые научились хранить, обрабатывать и передавать генетическую информацию потомкам. Последние образовывали самые фантастические комбинации генов, и бесчисленное количество клеток кончило ничем, пока не был нащупан верный путь репликации. 

Так возникла эволюция в дарвиновском её понимании, а вместе с ней биология — кульминация космических, геологических и химических процессов. 

Г-н Чаттерджи считает, что современные РНК-вирусы и богатые белками прионы, вызывающие смертельные заболевания, могут оказаться эволюционным наследием примитивных РНК и белков. Возможно, они — древнейшие клеточные частицы, предшествовавшие первой клеточной жизни. Как только появилась эта последняя, РНК-вирусы и прионы устарели, но выжили, сделав ставку на паразитический образ жизни.

Разумеется, учёный прекрасно понимает, что любая подобная теория, сколь бы логичной она ни казалась, нуждается в экспериментальном подтверждении, и он готов принять участие в проведении опытов по воссозданию древнего добиологического мира, дабы подтвердить или опровергнуть свои измышления. Надо лишь попытаться создать протоклетку из РНК-вирусов и прионов, заключённых в мембраны... 

Результаты исследования представлены на 125-й ежегодной конференции Геологического общества Америки в Денвере.

 Более подробно с современными представлениями о происхождении жизни Вы можете ознакомиться у нас в классфикаци живых организмов.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

..Из чего следует, что Земля на момент удара имела плотную атмосферу. И любой расчёт такого события показывает, что эту атмосферу она должна была потерять.

Так вот, ещё не зная об этих данных по датировке столкновения Земли с загадочной Тейей, планетолог Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Гарвардского университета (США) вместе с коллегами разработала модель, в которой такое событие ведёт к потере нашей планетой атмосферы. Свои модельные результаты учёные представили на конференции, посвящённой происхождению Луны. Мероприятие проходило в Лондоне (Великобритания) в конце сентября.

В своих изысканиях учёные с особым пристрастием проследили судьбу гелия и неона — газов, распространённых по всей Солнечной системе и сегодня почти отсутствующих на Земле. И если дефицит гелия можно объяснить его лёгкостью и «уходом» в космическое пространство, то с неоном о лёгкости говорить не приходится.

Возможно, именно так всё и было. (Иллюстрация NASA / JPL-Caltech.).. Проанализировав образцы из нынешней Исландии, взятые со дна Срединно-Атлантического хребта, профессор Стюарт и Ко выяснили, что в нижележащих слоях планеты следы присутствия гелия и неона всё-таки есть, причём довольно обильные. То есть несколько миллиардов лет назад оба газа на Земле были. Но где всё это сегодня? Почему планету покинул сравнительно тяжёлый неон? «Для столь драматической перемены недостаточно просто снять крышку с банки; нет, оказавшись в катастрофическом событии по типу гигантского столкновения, вам придётся одномоментно вышвырнуть сразу всю атмосферу», — полагает г-жа Стюарт. 

Вот только расчёты показывают, что даже очень сильное столкновение, такое как межпланетное соударение Земля — Тейя, само по себе не в состоянии обеспечить то соотношение неона в нижних и верхних слоях планеты, которое наблюдается на практике. Вывод: Земля теряла свою атмосферу не один раз, а несколько. В результате серии столкновений поверхность превратилась в океан расплавленной лавы, вскоре застывавшей, а потом снова становившейся жидкой. Коллизия Земля — Тейя, скорее всего, была последней и наиболее значимой из таких событий, вдобавок к добиванию первоначально газовой оболочки нашей планеты ещё и создавшей из её же обломков крупный спутник.

Всё это замечательно, скажете вы, но чем это мы тут дышим? Действительно, если атмосфера однажды была потеряна, её нынешнее существование требует объяснений. Исследовательница полагает, что за нашу новую атмосферу «второго поколения» во многом ответственны планетезимали, которые продолжали обрушиваться на Землю уже после её клинча с Тейей. Впрочем, эта теория не учитывает недавних исследований, представленных на той же конференции и показывающих, что столкновение, породившее Луну, случилось не 4,5 млрд лет назад, вскоре после начала формирования планет, а на 100–200 млн лет позже. В свете этих цифр падение на Землю планетезималей выглядит труднообъяснимым, ибо через пару сотен миллионов лет после появления планеты планетезималей в Солнечной системе уже не должно быть.

В любом случае, что бы ни принесло на Землю газы и воду, которых она в значительной степени лишилась в результате серии гигантских столкновений, мы просто обязаны похвалить молодую планету за талант к восстановлению. Потерять вещества по массе больше Луны, пережить встречу с планетой, превышающей Марс, и после этого не только восстановить плотную атмосферу, но даже родить нас с вами... Это нечто. И это то, что свидетельствует об огромном запасе устойчивости, который есть у землеподобных планет как потенциальной колыбели разумной жизни.

Отчёт об исследовании будет опубликован в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Первые 600 млн лет истории Земли называются катархеем, а по-английски — Hadean, что означает «гадесский». Причины, по которым этот период получил своё имя, очевидны: «Гадес» (он же Аид) — владыка ада, чьё имя и породило русское слово «ад». 

Земля в катархее. Симпатичное место, правда? (Иллюстрация Wikimedia Commons.)Считается, что условия на планете в то время были и впрямь адовы: Земля не имела твёрдой поверхности, то есть кора её была частично расплавлена (оттого осадочных пород не осталось). «Традиционно катархей рассматривается как период, когда наша молодая горячая планета была необитаемым местом», — подтверждает Джудит Коггон (Judith Coggon) из Боннского университета(Германия).

 Однако этот ад мог длиться сравнительно немного времени. Г-жа Коггон вместе с коллегами сделала вроде бы небольшое, но очень значимое открытие: камни из Гренландии, происходящие из мантии и имеющие возраст около 4,1 млрд лет, богаты золотом и платиной. А это всего на 400 млн позже образования Земли как планеты, что, казалось бы, выглядит очень странно.

Она же и Луна, вид из космоса. (Иллюстрация Walter Myers.)Поясним: картина расплавленной поверхности вызывает массу вопросов. Вот, скажем, вода. По сегодняшним представлениям, слишком нагретая атмосфера ведёт к интенсивной потере водяного пара. А жидкая вода вряд ли может соседствовать с лавой, что вызывает вопрос о том, как получилось, что Земля из космоса выглядит голубой. Ведь вода в значительной степени должна была быть потеряна за четыре миллиарда лет, не так ли?

Другой момент: золото и платина «любят железо» (сидерофильны). В расплавленном виде они легко растворяются в жидком железе, а благодаря куда большему весу ещё и тонут в нём. Следовательно, «адов период» должен был легко и непринуждённо освободить верхние слои Земли от этих металлов. Факты тем не менее упрямы: и платина, и золото в коре есть.

Впрочем, не будем драматизировать: всё вышеописанные длилось недолго, и уже 4,3–4,1 млрд лет назад картина была скорее такой. Луна столь велика, потому что вращалась ближе к Земле. (Здесь и ниже иллюстрации Wikimedia Commons.)Стандартное объяснение этому явлению совпадает с аналогичным вопросом о воде. В период поздней тяжёлой бомбардировки (примерно 3,9 млрд лет назад) кометы, богатые водным льдом, и астероиды, содержащие металлы платиновой группы, вернули нужные элементы в верхние слои нашей планеты. Это, напомним, суть гипотезы Late Veneer («Позднее покрытие»). На её основе несколько астрономов даже заявляли, что если в той или иной системе интенсивного перемещения комет с дальних орбит к внутренним планетам (~ тяжёлая бомбардировка) не происходило, то гидросфера там сформироваться не может, и жизнь тоже.

Только вот, как теперь оказывается, всё было не так. 4,1 млрд лет назад в верхних слоях уже были и платина, и золото. Они, против всяких ожиданий, не утонули, а вот гипотеза Late Veneer явно близка к этому.

На этой фотографии картина примерно соответствует реальным условиям 4-миллиардолетней давности.Джудит Коггон сдержана в выводах: «Позднее покрытие» было нанесено на 200 млн лет раньше, чем считалось, примерно 4,36 млрд лет назад. Очевидно, на те же 200 млн лет «устарели» и земные океаны: если на планету попали металлы из платиновой обоймы, то должна была прийти и кометная вода. А там, где вода, есть и вероятность зарождения жизни, которая, выходит, могла возникнуть на Земле 4,1 млрд лет тому назад.

Впрочем, при всём уважении к осторожности исследовательницы, напомним, что в 2008 году гипотезе «Позднего покрытия» уже был нанесён серьёзный удар. Тогда Мунир Хамаюн (Munir Humayun) из Университета штата Флорида (США) на мощностях НАСА подверг нагреву и высокому давлению образцы геологических пород, сравнительно богатых палладием — другим сидерофильным элементом, и изучил его распределение в расплавленном, а затем остывшем конечном продукте. Тогда-то и выяснилось, что никаких изменений в распределении в сравнении с обычными горными породами нет, и, в принципе, «адово состояние» Земли не обязательно должно было привести к потере «любящих железо» металлов.

Так не пора ли задуматься о том, столь ли необходима поздняя тяжёлая бомбардировка для объяснения состава поверхности нашей планеты?..

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Geoscience.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Анализ образцов горных пород из различных уголков Земли — от Австралии и Зимбабве до Западной Виргинии (США) — позволил предположить, что поздняя тяжёлая бомбардировка, имевшая место 4,1–3,8 млрд лет назад, сыграла ключевую роль в обеспечении будущей земной жизни необходимыми исходными материалами. Тогда на Землю обрушились десятки тысяч массивных тел, оставивших после себя множество кратеров.

Ранняя Земля была небезопасным местом: метеоритные удары сыпались на планету многократно чаще, чем сегодня. Но не исключено, что именно этот ужас и породил нас с вами. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, M.Pasek et al.) По мнению исследовательской группы, возглавляемой геологом Мэттью Пасеком (Matthew Pasek) из Университета Южной Флориды (США), среди этих тел было множество метеоритов, которые принесли на Землю фосфор, столь необходимый для живых существ земного типа. Для справки: фосфор часто встречается в метеоритном минерале шрейберзите.

Породы старше 3,5 млрд показывают следы фосфитов, в то время как более поздние — в основном фосфатов. Сегодня основная часть фосфора на Земле содержится в фосфатах, относительно малорастворимых и не слишком активных в химическом отношении соединениях. Современная теория прохождения жизни на Земле предполагает, что она базировалась не на ДНК-, а на РНК-организмах. Однако долгое время было неясно, как именно эти относительно простые РНК-организмы могли заполучить в свой состав фосфор без сложных механизмов по его добыче из фосфатов.

По предположению группы г-на Пасека, метеоритные фосфиды при взаимодействии с водой, которой уже тогда, считают исследователи, была покрыта бóльшая часть Земли, образовывали фосфиты — ту форму соединений фосфора, которую нарождающимся РНК-организмам было легко усвоить. Как считает Мэттью Пасек, именно поэтому сегодня мы не наблюдаем возникновения «новых форм жизни» — для этого нет условий в виде доступного фосфора.

Правда, такой подход отдаёт, как сказали бы в советское время, некоторым механицизмом: многие биологи придерживаются иных, более сложных представлений о причинах невозможности формирования «новых форм жизни» в наше время.

Свои выводы о недоступности фосфора в легко усваиваемом виде для эпох после поздней тяжёлой бомбардировки учёные основывают на том, что только в образцах старше 3,5 млрд лет им удалось встретить фосфиты в значительных количествах, в то время как в более поздних необходимый для возникновения жизни элемент был представлен в основном фосфатами.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (доступен полный текст).

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В Арктике, возможно, обнаружена древнейшая порода Земли.

Редкие образцы были обнаружены на архипелаге Баффинова Земля (Канада). Фото Мcgill.ca

За миллиарды лет практически весь первоначальный материал, из которого была создана наша планета, исчез - расплавился или перемешался. Считается, однако, что вулканические лавы с высокой концентрацией изотопа гелия 3He по сей день служат хранилищем образцов древней Земли. До сих пор никому не удавалось их обнаружить.

Мэтью Джексон и его коллеги из Бостонского университета (США) утверждают, что на Баффиновой Земле (Канада) и в Западной Гренландии такие лавы есть. В них зарегистрирована самая высокая на данный момент концентрация гелия-3 по сравнению с уровнем гелия-4 (запасы гелия-3 в отличие от гелия-4 Земля никоим образом не могла восполнить с древних времён). Более того, содержание изотопов неодимия соответствует предсказаниям геохимиков о составе осадка первобытного океана магмы. Датировка на основе изотопов свинца показала 4,45-4,55 миллиарда лет.

Порода поднялась на поверхность в результате огромного извержения всего 62 миллиона лет назад, когда континенты разделились где-то в районе современной Исландии. Это позволяет предположить, что некоторые участки мантии дошли до нас со времён сотворения мира практически неизменными.

Что ещё интереснее, если это и впрямь та самая древняя "прамантия", то её состав во многом не соответствует теоретическим выкладкам. Иными словами, геологическая история Земли может оказаться более запутанной, чем принято считать, резюмирует издание.

Источник: Арктика и Антарктика