WASHINGTON - Zem bola krátko po svojom vzniku miestom, ktoré by sme dnes sotva považovali za vhodné pre život. Jej povrch opakovane bombardovali asteroidy a ďalšie vesmírne telesá a extrémne teploty ničili prostredie potrebné na vznik zložitejších organických molekúl. Vedci teraz pomocou počítačových simulácií určili obdobie, keď sa situácia mohla zásadne zmeniť. Kľúčový okamih nastal približne pred 4,33 miliardami rokov.
Zem vznikla približne pred 4,5 miliardami rokov a jej prvé stovky miliónov rokov sa od dnešného sveta dramaticky líšili.
Mladú planétu opakovane zasahovali asteroidy, kométy a zvyšky materiálu, ktorý zostal po formovaní Slnečnej sústavy. Pri nárazoch sa uvoľňovalo obrovské množstvo energie a rozsiahle oblasti zemskej kôry sa opakovane zahrievali na extrémne teploty.
Práve toto obdobie sa pokúsil zrekonštruovať medzinárodný tím vedcov vedený Olegom Abramovom z amerického Planetary Science Institute. Výsledky výskumu zverejnil vedecký časopis Nature Communications.
Asteroidy opakovane „resetovali“ Zem
Vedci vytvorili trojrozmerný počítačový model, pomocou ktorého simulovali tepelný vývoj zemskej kôry v období pred 4,5 až 3,5 miliardy rokov.
Zaujímalo ich najmä to, ako nárazy vesmírnych telies ovplyvňovali teplotu povrchu a vrchných vrstiev kôry a či v nich mohli prežiť molekuly dôležité pre neskorší vznik života.
Výsledky ukázali, že približne do obdobia pred 4,4 miliardy rokov dochádzalo k opakovaným udalostiam, ktoré mohli rozsiahle oblasti Zeme sterilizovať.
Problémom nebol iba samotný náraz. Do atmosféry sa dostávalo obrovské množstvo horúceho materiálu, roztavených hornín a prachu, ktorý následne dopadal späť na povrch. Zvyšoval sa aj tepelný tok z vnútra planéty.
Aj keď teda niektorá oblasť Zeme vychladla natoľko, že v nej mohla prebiehať prebiotická chémia, ďalší veľký náraz ju mohol opäť zahriať a celý proces prakticky „resetovať“.
Zlom prišiel pred 4,33 miliardy rokov
Postupne však veľkých nárazov ubúdalo.
Model ukázal, že po hranici približne 4,4 miliardy rokov začali v zemskej kôre vznikať oblasti, ktoré už ďalšie nárazy opakovane neprehrievali na teploty nezlučiteľné so stabilitou dôležitých biomolekúl.
Vedci identifikovali mimoriadne priaznivé obdobie približne pred 4,33 miliardy rokov.
Práve vtedy sa podľa modelu stretli dve dôležité podmienky: časť povrchu už zostávala dostatočne chladná a stabilná, ale nárazy vesmírnych telies ešte stále vytvárali množstvo hydrotermálnych oblastí bohatých na energiu.
„Tieto kritériá poukazujú na to, že Zem sa stala vhodnou pre rané štádium života pred 4,4 až 4,3 miliardy rokov, pričom optimálne podmienky nastali približne pred 4,33 miliardy rokov,“ vysvetlil Abramov.
Svet pred DNA
Výskumníci sa sústredili predovšetkým na hypotézu takzvaného RNA sveta.
Podľa nej mohla pred dnešným životom založeným na DNA existovať oveľa jednoduchšia etapa, v ktorej zohrávala hlavnú úlohu RNA.
RNA je mimoriadne zaujímavá molekula. Dokáže uchovávať genetickú informáciu a niektoré jej formy zároveň dokážu katalyzovať chemické reakcie. Preto patrí medzi hlavných kandidátov na molekulu, ktorá mohla zohrávať zásadnú úlohu pri prechode od neživej chémie k prvým biologickým systémom.
Aby však takéto procesy mohli pokračovať, molekuly potrebovali prostredie, ktoré nebolo každých niekoľko miliónov rokov zničené extrémnym zahriatím.
Práve takéto stabilnejšie prostredie podľa nového modelu začalo na Zemi pretrvávať po období pred približne 4,4 miliardy rokov.
Katastrofy mohli životu zároveň pomôcť
Výskum priniesol aj zdanlivý paradox.
Asteroidy boli pre vznik zložitej chémie ničivé, ale zároveň mohli vytvárať prostredie, ktoré jej neskôr pomáhalo.
Po dopade veľkého telesa zostávali pod povrchom obrovské zásoby tepla. Ak cez rozlámané horúce horniny cirkulovala voda, vznikali hydrotermálne systémy.
Tie poskytovali vodu, teplo, minerály a chemickú energiu – teda kombináciu podmienok, ktoré vedci považujú za jedného z možných kandidátov na prostredie vhodné pre vznik života.
Okolo obdobia pred 4,3 miliardy rokov už podľa simulácií veľké nárazy neboli natoľko časté, aby neustále sterilizovali planétu, no stále vytvárali rozsiahle hydrotermálne oblasti.
Neznamená to, že vtedy vznikol život
Vedci však upozorňujú na zásadné obmedzenie svojho výskumu.
Dátum 4,33 miliardy rokov nie je dátumom vzniku života.
Počítačový model sleduje predovšetkým teplotné podmienky na mladej Zemi a stabilitu molekúl. Nedokáže ukázať okamih, keď vznikla prvá RNA schopná replikácie, ani moment vzniku prvého živého organizmu.
Výsledok preto znamená, že približne v tomto období mohla Zem vytvoriť mimoriadne priaznivé a dostatočne stabilné prostredie, v ktorom mohla chémia smerujúca k životu pokračovať dlhší čas bez toho, aby ju ďalší katastrofický náraz zničil.
Zaujímavé je, že toto obdobie dobre zapadá aj do odhadov veku LUCA – posledného univerzálneho spoločného predka všetkých dnešných organizmov. Ten však nepredstavoval prvý život na Zemi. Pred jeho existenciou už musel prebehnúť dlhší biologický vývoj.
Nová štúdia tak posúva pozornosť ešte hlbšie do minulosti – do obdobia, keď bola Zem stará iba niekoľko stoviek miliónov rokov a na jej povrchu sa možno práve začínali vytvárať podmienky pre jeden z najdôležitejších procesov v dejinách planéty.
