زمین ممکن است 4.33 میلیارد سال پیش شرایط بهینه را برای شیمی حیات به دست آورده باشد

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بر اساس تحقیقات جدید به سرپرستی اولگ آبراموف، دانشمند ارشد موسسه علوم سیاره ای، شرایط در زمین اولیه ممکن است به اندازه کافی پایدار باشد تا بتواند شیمی مرتبط با منشاء حیات را در حدود 4.33 میلیارد سال پیش حفظ کند.

این مطالعه که در Nature Communications منتشر شده است، از یک مدل کامپیوتری سه بعدی برای بازسازی چگونگی برخورد سیارک، دنباله دار و سیارات کوچک، پوسته زمین را بین 4.5 تا 3.5 میلیارد سال پیش بازسازی می کند.

نتایج نشان می دهد که این رویدادهای مکرر عقیم سازی جهانی تا حدود 4.4 میلیارد سال پیش ادامه داشته است. پس از آن، محیط های پایدارتری پدید آمدند که در آن RNA و سایر مولکول های مهم برای زندگی می توانستند زنده بمانند.

آبراموف گفت: «ما از رویکردی متفاوت نسبت به مطالعات قبلی استفاده کردیم که مبتنی بر مدل‌سازی ژئوشیمیایی، آنالیزهای بیومولکولی و مدل‌های شیمی اولیه اتمسفر بود.

ما یک مدل بمباران ضربه‌ای ساخته‌ایم که توسط موارد قابل مشاهده مانند رکورد دهانه‌های ماه و عناصر بسیار سیدروفیل در گوشته بالایی محدود شده بود. هم اثرات مضر ضربه‌ها، مانند تخریب مولکول‌های زیستی کلیدی ناشی از دما و هم اثرات مساعد برای حیات، مانند تولید سیستم‌های گرمابی را بررسی کردیم.

این معیارها نشان می دهد که زمین برای مراحل اولیه زندگی بین 4.4 تا 4.3 میلیارد سال پیش مناسب شده است، با شرایط بهینه تقریبا 4.33 میلیارد سال پیش.

تیم تحقیقاتی به طور خاص به "دنیای RNA" علاقه مند بود، مرحله اولیه پیشنهادی در تاریخ زندگی قبل از اینکه DNA نقش مدرن خود را ایفا کند. RNA اطلاعات ژنتیکی را در خود نگه می دارد و می تواند برخی از کارهای شیمیایی مورد نیاز برای همانندسازی را انجام دهد و آن را به یک کاندیدای پیشرو برای یک سیستم بیولوژیکی اولیه تبدیل می کند. با این حال، برای اینکه یک جهان RNA توسعه یابد، مولکول ها برای تشکیل، پایدار ماندن و برهم کنش به زمان نیاز دارند.

زمین اولیه این ثبات را فراهم نمی کرد. سیاره به طور مداوم مورد اصابت سیارک ها، دنباله دارها و سیارات کوچک باقیمانده قرار می گرفت که برخورد آنها محیطی نامناسب را ایجاد کرد. مدل جدیدی که در این مقاله به تصویر کشیده شده است، آنچه را که بمباران به تدریج کاهش یافت، دنبال می کند.

آبراموف و همکارانش نحوه گرم شدن پوسته زمین را در طول 1 میلیارد سال شبیه‌سازی کردند، سپس این دماها را با محدودیت‌هایی که در آن RNA و سایر مولکول‌های مهم برای حیات می‌توانند پایدار بمانند، مقایسه کردند. آنها همچنین تخمین های مختلفی را برای میزان موادی که در این دوره به زمین برخورد کرده است، بررسی کردند.

شبیه‌سازی‌های آن‌ها نشان می‌دهد که تغییری در حدود 4.4 میلیارد سال پیش آغاز شده است.

قبل از آن، منطقه ای که به اندازه کافی برای شیمی پری بیوتیک خنک شده بود، می توانست با ضربه بعدی دوباره گرم شود. پس از حدود 4.4 میلیارد سال پیش، این مدل شروع به نشان دادن بخش‌هایی از پوسته کم عمق می‌کند که پس از سرد شدن، دیگر هرگز بالاتر از آستانه دمایی مورد استفاده در مطالعه قرار نگرفتند.

نویسندگان این نواحی را مناطق «هرگز عقیم نشده» می نامند. آنها با کاهش بمباران گسترش می یابند و تا 4.25 میلیارد سال پیش، بیش از نیمی از حجم پوسته مدل شده را تشکیل می دهند.

آبراموف گفت: "شیمی پری بیوتیک به دماهای دائمی پایدار نیاز دارد، نه فقط یک فاصله خنک کوتاه بین ضربه." "قبل از حدود 4.4 میلیارد سال پیش، منطقه ای که به اندازه کافی برای شیمی پری بیوتیک سرد شده بود، هنوز می توانست با ضربه بعدی دوباره گرم شود، بنابراین ساعت به تنظیم مجدد ادامه داد. هنگامی که حجم های هرگز استریل نشده ظاهر می شوند، بخش هایی از پوسته کم عمق از آن زمان به بعد زیر آستانه دما باقی می مانند."

با این حال، تأثیرات لزوما تنها مانعی بر سر راه توسعه دنیای RNA نبودند. ضربه گرما را پشت سر می گذارد. حرکت آب از میان سنگ داغ و شکسته می تواند یک سیستم هیدروترمال، محیطی با آب، گرما و منابع انرژی شیمیایی ایجاد کند. محیط‌هایی از این دست مدت‌هاست که تنظیمات احتمالی برای واکنش‌های شیمیایی پیش از حیات در نظر گرفته می‌شوند.

این یک همپوشانی در تاریخ اولیه زمین ایجاد می کند که ممکن است برای توسعه حیات ایده آل بوده باشد. تا حدود 4.4 میلیارد سال پیش، تأثیرات احتمالی کمتری برای عقیم کردن سیاره در سطح جهانی پیدا کرده بود، اما آنها همچنان محیط های گرمابی را تولید می کردند. در حدود 4.3 میلیارد سال پیش، شبیه‌سازی‌ها نشان داد که گروه‌های به هم پیوسته سیستم‌های گرمابی تولید شده با ضربه به‌خصوص فراوان شدند.

این تیم حدود 4.33 میلیارد سال پیش را به‌عنوان یک نقطه مطلوب در این انتقال شناسایی می‌کند: به اندازه کافی دیر برای پایداری محیط‌های پایدار، اما به اندازه کافی زودهنگام برای گسترش فعالیت هیدروترمال ناشی از ضربه.

اولگ آبراموف و همکاران، جدول زمانی هادین برای ظهور جهان RNA، ارتباطات طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76978-3

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →