Космическая пыль – источник фосфора

Что такое космическая пыль? Так называют частицы различных находящихся в космосе объектов, которые в свою очередь могут передвигаться в пространстве и оседать на других объектах, в частности, и на планетах тоже. Недавно группа американских геофизиков выяснила, что именно с космической пылью на Землю попало такое важное для жизни вещество, как фосфор. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Geophysical Research: Space Physics.

На сегодняшний день у исследователей нет единой четкой картины формирования Вселенной и ее содержимого. Предполагается, что после так называемого Большого взрыва возник некий «бульон» из молекул разнообразного состава, из которых впоследствии под влиянием тех или иных внешних факторов образовались разного рода объекты. Например, газопылевые облака, из которых потом сформировались звезды, планеты и прочие космические тела. Характер объекта зависел от того, как и какие молекулы взаимодействовали друг с другом.

Считается, что первоначально небесные тела были рыхлыми и напоминали по структуре сахарную вату. Но по мере налипания на них пылевых частиц и соударения с другими космическими объектами они «твердели» и превращались в те планеты, которые мы знаем сегодня. То есть и Земля, и все стабильные тела Солнечной системы, и большинство других твердых объектов во Вселенной, предположительно, образовались из бесконтрольно летавшей повсюду пыли. Это может навести на мысль, что изначально все они находились в равных условиях. Но почему на Земле жизнь зародилась, а на других известных нам планетах нет?

Дело в том, что для формирования биологических организмов необходим набор конкретных элементов. Например, макромолекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК), ДНК и белков. Которые в свою очередь состоят из более мелких «кирпичиков» – нуклеотидов, аминокислот и т. п. Но даже если они будут в наличии, это еще не означает появления биологических форм жизни, так как для этого требуется, чтобы молекулярные соединения были устойчивыми и не разрушались под воздействием неблагоприятных факторов. Кроме того, для зарождения и развития жизни требуются определенные условия. Скажем, для того чтобы появились организмы, подобные нашему, необходимо наличие в этом месте воды и кислорода.

Мы знаем, что далеко не все планеты обладают соответствующими условиями. В Солнечной системе Земля является единственной, где возможна жизнь в привычном для нас виде. Предположительно, ранее условия для органической жизни существовали и на Марсе, но впоследствии в результате определенных процессов они изменились к худшему, и это является сегодня темой для дискуссий – есть ли жизнь на Красной планете или была когда-нибудь?

Если исходить из результатов исследований, то изначально биомолекулы на Земле отсутствовали. По крайней мере, в таком количестве и составе, которые необходимы для появления хотя бы самых примитивных бактерий. Поэтому гипотеза панспермии, согласно которой жизнь на Земле имеет космическое происхождение, является на сегодняшний день достаточно популярной. Действительно, в попадающих на нашу планету метеоритах иногда находят молекулы, которые могут являться составной частью микроорганизмов… Так или иначе, но это было почти невероятное везение: условия именно на нашей планете оказались подходящими для того, чтобы на ней сформировались микроорганизмы, а затем и более сложные формы жизни. Конечно, не факт, что в отдаленном космосе не существует и других обитаемых планет. Но пока мы ничего о них не знаем.

Итак, при столкновении тех или иных частиц или объектов с поверхностью планеты могли формироваться новые элементы и молекулы, важные для осуществления тех или иных биологических процессов, которые в итоге и привели к появлению живых организмов. Сюда, возможно, относятся и молекулы фосфора. Фосфор не только токсичен и обладает свойством светиться в темноте, как мы наверняка помним из конан-дойлевской «Собаки Баскервилей». Он еще и входит в состав ДНК, РНК и других важных биологических молекул. Считается, что при отсутствии фосфора мозг не сможет нормально функционировать. Поэтому диетологи советуют есть рыбу и морепродукты – в них содержится фосфор.

Но откуда он взялся на Земле? Ученые и ранее предполагали, что это вещество не присутствовало на нашей планете изначально, оно появилось из внеземных источников. К примеру, было занесено к нам с кометами и метеоритами. Последние, как правило, при приближении к Земле распадаются на более мелкие фрагменты, которые падают на поверхность планеты. Но это могут быть и просто частицы пыли, возможно, тех же метеоритов, но еще раньше, в космосе, «раскрошившихся» под влиянием каких-то процессов.

Сначала эксперты построили теоретическую модель, согласно которой частицы пыли из космоса проходили сквозь земную атмосферу. При входе в нее трение воздуха приводило к процессу испарения и плавления этих частиц, в научной терминологии именуемому абляцией. В результате целой серии химических реакций фосфор, залетевший на Землю с космической пылью, преобразовывался в фосфиты и фосфаты металлов, оседавшие на поверхности планеты. Исследователи смоделировали цепь химических реакций, которые показывали, как из космической пыли могут формироваться молекулы фосфора с соответствующими биологическими свойствами. Для этого авторы работы объединили результаты, полученные в условиях лабораторных исследований, с теоретическими прогнозами для реакций, которые еще не проводились, включив их в глобальную климатическую модель.

Ученые пришли к выводу, что процессы аб­ля­ции космической пыли идут непрерывно и, возможно, она является постоянным источником фосфора на Земле. При этом геофизики выяснили, в каких регионах выпадает больше всего космической пыли, а следовательно, они богаче и фосфором. Это Гималаи, а также Южные Анды и северные Скалистые горы на Американском континенте.