Dünyadaki yaşamın kökeni, bilim adamlarının karşılaştığı en karmaşık bulmacalardan biridir. Bu, yalnızca kopyalayan bir organizma oluşturmak için gerçekleşmesi gereken çok sayıda kimyasal reaksiyonun tanımlanmasını değil, aynı zamanda reaksiyonların her biri için gereken bileşenler için gerçekçi kaynaklar bulmayı da içerir.
Yaşamın kökenini inceleyen bilim adamlarının uzun süredir karşılaştığı belirli bir sorun, bulunması zor element olan fosforun kaynağıdır. Fosfor, temel hücre yapıları ve işlevleri için önemli bir elementtir. Örneğin, DNA’nın çift sarmal yapısının ve ilgili molekül RNA’nın omurgasını oluşturur.
Bu element yaygın olmasına rağmen, Dünya’nın erken dönemindeki neredeyse tüm fosfor – yaklaşık 4 milyar yıl önce – özünde çözülmeyen ve tepkisiz olan minerallerde hapsolmuştu. Bu, fosforun prensipte mevcut olmasına rağmen, yaşam için gerekli bileşikleri yapmak için mevcut olmadığı anlamına gelir.
Yeni bir makalede, yıldırım çarpmalarının yaygın bir fosfor kaynağı sağlayacağını gösterdik. Bu, yıldırımların Dünya’daki yaşamı kıvılcımlandırmasına yardımcı olabileceği ve diğer Dünya benzeri gezegenlerde yaşamın başlamasına yardımcı olmaya devam edebileceği anlamına gelir.
Erken Dünya’daki potansiyel bir fosfor kaynağı, göktaşlarında küçük miktarlarda bulunan olağandışı mineral schreibersittir. Deneyler göstermiştir ki, schreibersite suda çözünerek yaşam için önemli olan çeşitli organik molekülleri reaksiyona sokabilen ve oluşturabilen sulu fosfor yaratmaktadır. Örnekler arasında nükleotidler , DNA ve RNA’nın yapı blokları ve hücre zarını oluşturan lipid moleküllerinin bir öncüsü olan fosfokolin yer alır .
Ancak schreibersite için başka bir potansiyel kaynak var. Fulgurite adı verilen bir yıldırım çarpmasıyla oluşturulan bir cam yapıyı incelerken, camın içinde önemli miktarda olağandışı fosfor minerali bulduk.
Yıldırım çarpması büyük miktarda schreibersite ve diğer reaktif fosfor mineralleri oluşturduysa, yıldırım yaşam için gerekli olan reaktif fosforun alternatif bir kaynağı olabilir.
4.5 milyar yıl öncesi
Durumun böyle olup olmadığını belirlemek için, Dünya’nın oluştuğu 4,5 milyar yıl öncesinden, yaşamın en eski fosil kanıtına sahip olduğumuz 3,5 milyar yıl öncesine kadar yıldırım çarpmalarıyla elde edilen fosfor miktarını tahmin ettik.
Bunu yapmak için üç şeyi tahmin etmemiz gerekiyordu: her yıl oluşan fulguritlerin sayısı; Erken Dünya’daki kayalarda ne kadar fosfor vardı; ve bu fosforun ne kadarının yıldırım çarpmasıyla kullanılabilir fosfora dönüştürüldüğü.
Yıldırım çarptığında fulguritler oluşur, bu yüzden önce ne kadar yıldırım olduğunu bilmemiz gerekiyordu. Yıldırım miktarını belirlemek için, Dünya’nın erken dönemlerinde atmosferdeki CO₂ miktarı tahminlerine ve farklı miktarlarda CO₂ için Dünya’da ne kadar yıldırım olacağına dair tahminlere baktık. Atmosferdeki CO₂, gök gürültülü fırtınaların sıklığını kontrol etmede kilit bir faktör olan küresel sıcaklığı tahmin etmek için kullanılabilir.
Erken Dünya’da, yılda 100 milyon ila 1 milyar yıldırım çarpması olacağını ve her vuruşun bir fulgurit oluşturduğunu bulduk. Dünya tarihinin ilk milyar yılında toplamda 1 kentilyona kadar (1’i 18 sıfır izleyen) fulgurit oluşmuş olacaktı.
Erken dünya
İkinci faktör için, erken Dünya’nın Hawaii gibi volkanik adaları oluşturan bazaltlara benzeyen kayaların hakim olduğunu biliyoruz. Ortalama fosfor içeriğini belirlemek için 3,5 milyar yıldan eski olan bu korunmuş kayaların bazılarındaki fosfor içeriğini kullandık.
Son olarak, yıldırım çarpmasıyla ne kadar schreibersite veya benzer fosfor formlarının elde edilebileceğini tahmin etmek için fulgurit ve diğer yayınlanmış fulgurit çalışmalarımızı kullandık.
Tüm bu faktörleri birleştirerek, her yıl organik reaksiyonlar için mevcut 10.000 kg fosfordan oluşan yıldırım çarpmalarını hesapladık.
Erken Dünya hakkındaki bilgilerimizin en iyisine dayanarak, yıldırım muhtemelen yaklaşık 3,5 milyar yıl önce yaşamın başlangıcında göktaşlarının yaptığı kadar reaktif fosfor sağladı. Bu nedenle, göktaşı çarpmalarının yanı sıra yıldırım çarpmaları, büyük olasılıkla Dünya’da yaşamın ortaya çıkması için gereken fosforu sağladı.
Sürdürülebilir kaynak
Araştırmamız ayrıca, diğer Dünya benzeri gezegenlerde yaşamın ortaya çıkması için gereken yeni bir fosfor kaynağının altını çiziyor.
Yıldırım çarpmaları, göktaşı etkilerinden daha sürdürülebilir bir fosfor kaynağıdır. Bir güneş sistemindeki büyük göktaşlarının bolluğu, sistemde kalan malzeme gezegenlerle çarpıştıkça zamanla katlanarak azalır.
Bu nedenle, göktaşları bir gezegenin tarihinin erken dönemlerinde yaşam için önemli ölçüde kullanılabilir fosfor sağlarken, bollukta oldukça hızlı bir şekilde azalırlar. Bununla birlikte, yıldırım çarpmaları zaman içinde nispeten sabittir.
Çalışmamız, güneş sistemimizdeki ve ötesinde diğer gezegenlerde yaşamın oluşabileceği koşulları genişletmeye yardımcı oluyor. Herhangi bir gezegenin aktif, yıldırım açısından zengin bir atmosferi varsa, o zaman yaşam için gereken fosfor her an mevcut olacaktır.
