Французькі геологи проаналізували склад нітратів у вулканічних відкладеннях часів неогену і з’ясували, що блискавки, які виникали в хмарах попелу, могли фіксувати атмосферний азот. Дослідники виявили кілька свідчень, які вказують на те, що нітрати у відкладеннях утворилися саме з атмосферного азоту.
Утворення білків і нуклеїнових кислот – найважливіший процес у зародженні життя. Але він неможливий без азоту, одного з найпоширеніших елементів на Землі. Азот займає майже три чверті об’єму атмосферного повітря, проте перебуває в такій формі, яку живі організми не можуть поглинути. Перетворення азоту в біодоступну форму називається азотфіксацією. Зараз цим займаються мікроорганізми або азотні добрива, але до виникнення життя роль азотфіксатора гіпотетично мала кілька явищ – зокрема грозові та вулканічні блискавки.
Можливість такої азотфіксації доводилася ще в лабораторних експериментах. Під час вивержень в атмосферу викидається велика кількість сірки та галогенів (хлор, фтор тощо), а в хмарах попелу виникають блискавки – так звана брудна гроза. Під час розрядів азот у повітрі окислюється, а утворені оксиди випадають на землю разом із вулканічними викидами. У результаті отримані нітрати, фіксований азот, повинні були залишатися в ґрунті. Однак геологічних підтверджень цьому досі не знаходили.
Група французьких геологів вирішила знайти поклади нітратів у вулканічних відкладеннях після великих вивержень неогену (1,65-23,5 мільйона років тому) в посушливих регіонах. Дослідники зібрали зразки вулканічної тефри і пірокластичних потоків у Перу і Туреччині та виявили в цих відкладеннях велику кількість нітратів разом із сульфідами і хлором, що вказує на їхнє вулканічне походження. Стаття про це опублікована в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Схема різних шляхів утворення нітратів, зібраних із вулканічних відкладень / © Adeline Aroskay et al.
Як зазначили вчені, схожий склад елементів у відкладеннях свідчить про те, що більша частина нітратів утворилася саме внаслідок виверження вулканів, а не в процесі подальшого просочування опадів. Також це довів додатковий аналіз інших зразків більш ранніх вивержень з італійського острова Іск’я, що сталися близько 75 тисяч років тому. Як стверджують автори, найтонші відкладення виявилися більш промиті дощовою водою, ніж найтовстіші.
Вивчивши мультиізотопний склад нітратів, дослідники змогли простежити шлях окислення азоту і сірки. Аномально великий вміст ізотопу кисень-17 у зразках вказав на його атмосферне походження, оскільки він успадковується від озону, продукту блискавичних розрядів.
Також дослідники оцінили кількість фіксованого азоту після вулканічних блискавок. З огляду на щільність і об’єм кожного шару відкладень разом із середньою концентрацією нітратів, вони розрахували, що в середньому за дев’ять вулканічних подій могло утворитися приблизно 60 тераграмів азоту – 60 мільйонів тонн. Тут варто нагадати, що до появи життя на Землі основні шляхи фіксації азоту наших днів (за допомогою мікроорганізмів) були виключені. Тим часом для виникнення життя нашого типу азот необхідний абсолютно. Отже, роль вулканічних блискавок у цьому процесі могла бути ключовою.
Автори дослідження вважають, що масивні вулканічні виверження і блискавки могли зробити великий локальний внесок у зародження життя на ранній Землі. Також, на їхню думку, вулканічні блискавки потенційно мали відношення до перетворення мінерального фосфору в біологічно корисні форми.
Джерело: Cikavosti
