Азот - необходимый элемент для всех живых организмов, но на ранней Земле микробов, способных усваивать его из воздуха, не было. Возможно, эту роль сыграли вулканы и многочисленные молнии, которые сопровождают их извержения. Об этом говорится в докладе, прозвучавшем на прошедшей в Вене встрече Европейского союза наук о Земле.
Сегодня все мы зависим от микробов, получая азот, который они превращают в доступные нам формы. Однако откуда брали азот первые живые организмы на Земле? Один из возможных кандидатов на эту роль - разряды молний, энергии которых достаточно для разрыва тройной ковалентной связи молекулярного азота.
Известно, что молнии превращают азот в оксиды, из которых быстро возникают нитраты. Объемы этого "производства" совсем незначительны в масштабах целой планеты. Однако в некоторых обстоятельствах такие разряды проявляют себя куда заметнее. В частности, авторы новой работы обратили внимание на молнии, которые сопровождают вулканизм.
Извержения выбрасывают в атмосферу огромные количества газов и пепла, стимулируя возникновение множества электрических разрядов. Ученые собрали образцы отложений на территории нынешних Перу и Турции, где несколько миллионов лет назад происходили мощные извержения. Их действительно удалось обнаружить, причем изотопный состав этих молекул показал, что они сформировались в атмосфере, а не в результате азотфиксации микробами. По оценкам авторов новой работы, каждое из рассмотренных ими извержений создало порядка 60 миллионов тонн нитратов.
Нечто подобное вполне могло происходить на молодой Земле, когда планета была куда более вулканически активна. Возможно, молнии производили другие соединения азота: в атмосфере того времени не было кислорода, который мог бы связываться с ним, создавая оксиды, переходящие в нитраты. Однако результатом вулканизма мог быть аммиак, тоже дающий соединения, подходящие для потребления живыми организмами.
"Это очень интересная идея", - говорит Джон Хейнцельманн, профессор геологии в Университете штата Аризона. "Мы знаем, что молнии играют важную роль в создании нитратов в современном мире, и это может быть ключом к пониманию, как жизнь начала использовать азот на Земле".
В любом случае, древние вулканы могли сыграть большую роль в обеспечении первых живых организмов азотом.