ربما نبدأ في فهم ما بدأ الحياة على الأرض - وقد يساعدنا ذلك في البحث عنها على كواكب أخرى
ربما كانت الشرارات بين قطرات الماء هي بداية الحياة كما نعرفها
ربما تكون الجزيئات الأولى الضرورية للحياة على الأرض قد تكوّنت عندما أشعلت ومضات صغيرة من "الضوء الصغير" بين قطرات الماء التفاعلات الكيميائية اللازمة.
يقول ريتشارد زار من جامعة ستانفورد بكاليفورنيا: "هذه طريقة جديدة للتفكير في كيفية تشكّل لبنات الحياة الأساسية".
لطالما كان هناك نقصٌ في معرفتنا بأصل الحياة، وتحديدًا كيفية تفاعل الغازات البسيطة لتكوين جزيئات عضوية مترابطة بالكربون والنيتروجين، مثل البروتينات والإنزيمات، والتي تعتمد عليها الحياة كما نعرفها.
يقول زار: "إذا نظرت إلى الغازات التي اعتقد الناس وجودها على الأرض في بداياتها، فستجد أنها لا تحتوي على روابط كربون-نيتروجين. إنها غازات مثل الميثان والماء والأمونيا والنيتروجين".
كشفت تجارب ستانلي ميلر وهارولد يوري عام ١٩٥٢ أن الكهرباء قادرة على تحويل الماء والغازات المماثلة إلى الجزيئات العضوية اللازمة، لكن فرضيتهما كانت أن الطاقة الكهربائية مصدرها البرق.
ومع ذلك، فإن انخفاض احتمالية اصطدام البرق بتركيزات عالية من الغازات في المساحات المخففة من المحيطات أو الغلاف الجوي يعني أن الكثيرين لم يقتنعوا قط بأنه كان وراء ظهور الحياة على الأرض قبل حوالي 4 مليارات سنة.
الآن، قام زاري وزملاؤه برش قطرات من الماء في مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون والأمونيا وغاز النيتروجين، وأثبتوا أن ذلك يمكن أن يؤدي إلى تكوين جزيئات عضوية بروابط كربون-نيتروجين، دون الحاجة إلى مصدر كهرباء خارجي.
يقول زاري إن الأمر ينجح لأن القطرات في رذاذ الماء تُنتج شحنات كهربائية صغيرة. ويضيف: "القطرات الأصغر مشحونة سلبيًا، والأكبر مشحونة إيجابيًا". ويعود ذلك إلى ما يُسمى بتأثير لينارد، حيث تصطدم قطرات الماء، مثل تلك الموجودة في الشلال، وتتفكك، مُولّدةً شحنة كهربائية.
لكن ما اكتشفه الفريق باستخدام كاميرات عالية السرعة هو أنه عندما تقترب القطرات ذات الشحنات المتقابلة بما يكفي، تقفز ومضات صغيرة من الكهرباء بينها، وهو ما يُطلق عليه زاري اسم البرق الصغير.
يشبه الأمر إلى حد كبير طريقة توليد الكهرباء الساكنة، أو تراكم البرق وتفريغه في السحب. يقول: "عندما تقترب قطرات الماء من بعضها البعض بمسافة نانومتر، ينشأ مجال كهربائي، وهذا المجال الكهربائي يُسبب الانهيار".
حملت ومضات البرق الميكروي طاقة كافية - حوالي 12 إلكترون فولت - لجعل جزيئات الغاز تفقد إلكترونًا وتتفاعل مع بعضها البعض، مُولِّدةً جزيئات عضوية بروابط كربون-نيتروجين، بما في ذلك سيانيد الهيدروجين، والحمض الأميني جلايسين، واليوراسيل، أحد مكونات الحمض النووي الريبوزي (RNA).
تقول فيرونيكا فايدا من جامعة كولورادو بولدر: "من المُدهش بالنسبة لي أن البرق الميكروي يُمكن أن يُطلق تفاعلات كيميائية تبدأ بالنيتروجين. ومع ذلك، فإن الملاحظات المُبلغ عنها مُقنعة". "إنها تُبرز دورًا جديدًا لم يُبلَّغ عنه بعد للماء في أصل الحياة".
يُشير العمل إلى أن الشرارات الصغيرة الناتجة عن الأمواج المتلاطمة أو الشلالات كانت كافية لتوفير المواد الكيميائية اللازمة لبدء الحياة على هذا الكوكب، كما يقول زاري.
يقول إن رذاذ الماء منتشر في كل مكان، وغالبًا ما يهبط على الصخور، مما يسمح للمواد الكيميائية العضوية بالتراكم في شقوقها. ثم تجف المنطقة وتعود رطبة مرة أخرى. ومن المعروف أن دورات الجفاف والرطوبة هذه تجعل الجزيئات الأقصر تتحد، أو تتبلمر، لتشكل جزيئات أطول.
يقول كومار فانكا من المختبر الكيميائي الوطني في بونا، الهند: "تشير الدراسة إلى أن البرق الدقيق كان وفيرًا في بيئات الأرض المبكرة الغنية بالمياه، وربما يكون قد حفز الكيمياء ما قبل الحيوية، خاصةً حيث كانت مصادر الطاقة الأخرى، مثل البرق أو الأشعة فوق البنفسجية، نادرة".
تعتقد فايدا أن لهذا العمل أيضًا آثارًا على البحث عن حياة خارج كوكب الأرض، والذي غالبًا ما يُسترشد بالبحث عن وجود الماء على كواكب أو أقمار أخرى. وتقول إنه قد يتعين علينا البحث عن أماكن تسمح بتصادم قطرات الماء الصغيرة.
المصدر: