Ученые из Центра исследования экзопланет Университета Сент-Эндрюс, расположенного в Шотландии, детально исследовали влияние молний на процесс конвертации атмосферного азота в биодоступные формы, которые необходимы для жизни организмов. Они установили, что значимость этого процесса для живых систем была меньше, чем предполагалось ранее. Ранее было предположено, что грозы являются основным источником биодоступного азота в первые годы жизни Земли. Это новое исследование было представлено в известном научном издании Nature Geoscience.
Азот – это элементарная составляющая для появления и развития жизни, так как он является частью многих биологически активных молекул и полимеров, включая ДНК и белки. Однако, в атмосфере Земли азот присутствует главным образом в форме молекулярного азота N2, который недоступен для использования большинством живых организмов. Некоторые микроорганизмы обладают способностью к фиксации азота, что позволяет им преобразовывать атмосферный азот в формы, доступные для живых систем, такие как аммоний, который затем может быть нитрифицирован.
Прежде, чем появились азотфиксирующие организмы, фиксация азота осуществлялась с помощью натуральных процессов, которые генерировали большое количество энергии, включая атмосферные разряды. Для оценки вклада молний в процесс создания биодоступных форм азота, исследователи провели ряд экспериментов с искровыми разрядами в колбах, наполненных смесью газов N2/CO2 и N2/O2. Первая смесь моделировала атмосферу ранней Земли с высоким уровнем углекислого газа, вторая – нашу текущую атмосферу.
Результаты исследования показали, что несмотря на различия в химическом составе атмосферы в прошлом и настоящем, влияние молний на процесс фиксации азота было однородным. Изотопный анализ полученных оксидов азота – нитритов и нитратов – показал соотношение изотопа-15 к изотопу-14 в пределах 6-15 промиллей. Это значительно меньше, чем соотношение изотопов азота в породах, возрастом более 3,2 миллиарда лет. Это свидетельствует о том, что биологическая фиксация азота могла существовать уже более трех миллиардов лет назад.
Исследователи обнаружили, что некоторые породы, относящиеся к палеоархейской эре и старше 3,7 миллиарда лет, имеют соотношение изотопов азота, совпадающее с полученным в ходе эксперимента. Это намекает на то, что молнии могли играть ключевую роль в фиксации азота только для самых ранних экосистем на Земле, где обитали первые одноклеточные организмы.
Источник: Лента
