Астробиолог использует образцы лунного грунта Аполлона для изучения ранней Земли

Исследование ранних условий на Земле остается одной из самых сложных задач для геологов и астробиологов. Традиционные подходы к пониманию истории нашей планеты часто оказываются неэффективными из-за активной геологии и атмосферного выветривания, которые затрудняют восстановление событий прошлого.

Однако аспирант астробиологии Джаред Лендри из Института наук о жизни Земли в Токио (ELSI) нашел оригинальный способ анализа образцов лунного грунта, собранных во время миссий Аполлона. Он использует их как зеркало для изучения условий на ранней Земле.

Лендри отметил, что предыдущие исследования показывают, что газы из верхних слоев атмосферы Земли сохранялись на поверхности Луны на протяжении миллиардов лет. Эти химические соединения ионизируются (или становятся электрически заряженными) и захватываются магнитным солнечным ветром, исходящим от Солнца. Исследователь сосредоточился на периоде около 3,5 миллиарда лет назад, в эпоху архея, которая охватывает временной промежуток от 2,5 до 4,0 миллиардов лет назад.

Учёный-астронавт Харрисон Х. Шмитт, пилот лунного модуля, собирает образцы лунного грунта на станции 1 во время первой выездной активности Аполлона 17.

Почему это важно? Понимание атмосферы Земли имеет решающее значение для определения условий, в которых зародилась и развивалась жизнь. Лендри подчеркивает, что процессы на поверхности, молекулярные концентрации и климат находятся под сильным влиянием атмосферного состава.

Механизм, благодаря которому эти химические соединения покидают атмосферу Земли, связан с уникальным каналом, через который Луна проходит во время своей орбиты. Луна находится в этом канале лишь часть своего пути, поэтому Лендри учел это, чтобы определить, сколько материала покидало атмосферу Земли и попадало на лунную поверхность в эпоху архея.

Основные выводы Лендри утверждает, что образцы лунного грунта подтверждают гипотезу о том, что атмосфера архея была более богата серой, чем современная. Это создало благоприятные условия для возникновения различных предбиотических и биотических путей в водной среде. В результате архейский океан, вероятно, содержал значительное количество серы, что способствовало синтезу сложных органических соединений. Существенным отличием является то, что модель Лендри указывает на то, что в архейской атмосфере было примерно в сто раз больше углекислого газа, чем сегодня.

Преодоление парадокса тусклого Солнца Поскольку наше Солнце было гораздо менее ярким 3,5 миллиарда лет назад, предыдущие исследования показывали, что для поддержания жидкого океана на Земле в условиях тусклого молодого Солнца необходимо было около десятой части атмосферы углекислого газа. Модель Лендри предсказывает, что в этот период на Земле было чуть меньше этого объема.

Лендри также учитывал поток древнего солнечного ветра и количество метеоритного материала, попадающего на лунную поверхность. Его модель рассчитывает содержание углекислого газа и метана, которое было достаточно для преодоления тусклого молодого Солнца и поддержания жидкого океана.

Что дальше? Следующим шагом является определение того, насколько теплым должен был быть архей и как выглядел океан того времени. Лендри стремится выяснить, какие химические соединения могли присутствовать и к какому виду предбиотической химии это могло привести. Этот вид анализа может быть применен не только к Земле, но и к другим телам в солнечной системе, таким как Марс, Фобос и ледяные луны удаленных планет.

Что касается Земли? Могла ли предбиотическая химия на нашей планете развиваться быстрее, чем ожидалось, 3,5 миллиарда лет назад? Лендри считает, что, возможно, не быстрее, но иначе. Он подчеркивает, что сера, вероятно, недооценена, и многие ученые работают над выяснением ее роли в возникновении и развитии жизни на Земле.