Вопрос о том, как началась жизнь на Земле, всегда вызывал глубокий интерес у ученых. Но так же важно, как возникла жизнь, вопрос о том, когда она возникла. В дополнение к пониманию того, как неживые элементы собрались вместе, чтобы сформировать первые живые организмы (процесс, известный как абиогенез), ученые также попытались определить, когда первые живые организмы появились на Земле.
В новом исследовании, проведенном группой канадских исследователей, вопрос о том, когда возникла жизнь на Земле, ограничен двумя подходами. Сочетая астрофизические и геофизические данные с биосигнатурами в геологических образцах, они оценивают, что жизнь появилась примерно через 200–800 миллионов лет после того, как Земля стала пригодной для жизни (около 3,7 миллиардов лет назад). Это исследование может иметь серьезные последствия для нашего понимания жизни и того, сколько времени потребуется, чтобы появиться на планетах, подобных Земле.
Исследование, которое описывает их результаты, было недавно опубликовано в журналеастробиология под заголовком «Ограничение временного интервала для возникновения жизни на Земле». Исследование проводилось под руководством аспиранта Бена К. Д. Пирса и включало нескольких его коллег из Института происхождения и факультета физики и астрономии Университета МакМастер в Гамильтоне, Онтарио.
Ради своего исследования Пирс и его коллеги стремились создать временные рамки, когда жизнь возникла на Земле. Как уже отмечалось, они рассмотрели астрофизические и геофизические доказательства, с одной стороны, и биосигнатуры в геологических образцах, с другой, чтобы построить границы для обоих. Как объяснил Пирс журналу Space по электронной почте:
«Есть две границы, которые разграничивают временной интервал для происхождения жизни, и для ограничения каждой границы требуются разные типы доказательств. Граница обитаемости ограничена астрофизическими и геофизическими данными, например, временными рамками воздействия Луны и охлаждением магматической мантии Земли. Граница биосигнатуры ограничена различными биосигнатурами, такими как микрофоссили, строматолиты и сигнатуры углерода-13 ».
Основываясь на астрофизических и геофизических данных, команда смогла установить границу обитаемости для Земли между 4,5 и 3,9 миллиардами лет назад. Они смогли более тесно ограничить границу биосигнатуры, установив ее около 3,7 миллиардов лет назад на основе присутствия как стоматолитов, так и признаков легкого углерода в графитовых глобулах осадочного происхождения.
Разница между этими двумя границами, следовательно, дает нам представление о том, сколько времени понадобилось для появления ранних форм жизни. «Данные свидетельствуют о том, что для появления на Земле потребовалось 200–800 миллионов лет жизни, что является относительно коротким периодом, учитывая, что планета пригодна для жизни в течение 4,5–3,9 миллиардов лет и останется пригодной для жизни еще на миллиард», - сказал он. Pearce.
Хотя это исследование имеет значительные последствия для изучения жизни здесь, на Земле, оно еще не применимо к внезолнечным планетам. В то время как оценки того, сколько времени потребуется жизни для появления на планете, подобной нашей, могут оказаться полезными при исследовании когда-либо «похожих на Землю» экзопланет, наши знания о планетах и системах вне Солнца в настоящее время слишком ограничены. Как указал Пирс:
«К сожалению, мы не можем реально использовать исследование временного интервала для происхождения жизни на Земле в качестве руководства для поиска жизни на экзопланетах, поскольку мы имеем размер выборки n = 1. Мы понятия не имеем, возникла ли жизнь на Земле дольше, чем в типичном обитаемом мире, или короче, или возникла жизнь где-нибудь, кроме Земли ».
Однако, как добавил Пирс, этот обзор очень полезен с точки зрения нашего понимания происхождения жизни на Земле. «Например, 200 миллионов лет может быть необходимым количеством времени для химического синтеза, чтобы исследовать большое, случайное, нефункциональное пространство последовательностей биополимеров. Только после этого длительного «периода поиска и ожидания» на ранней Земле могла быть создана небольшая стабильная группа репликаторов ».
В ближайшие годы инструменты следующего поколения позволят охарактеризовать экзопланеты, как никогда раньше. С дополнительными исследованиями могут стать доступными научные оценки того, когда жизнь могла возникнуть на различных похожих на Землю экзопланетах. До тех пор приятно знать, что мы приближаемся к определению того, как и когда возникла жизнь на Земле.
