Азот в древних породах — признак ранней жизни

Азот — один из ключевых элементов жизни на Земле, и некоторые организмы, например, микробы в корнях бобовых растений, способны превращать газообразный азот в молекулы, пригодные для использования другими видами. Этот процесс, называемый фиксацией азота, включает разрыв прочных химических связей в атмосферных молекулах N₂ и использование отдельных атомов азота для создания таких соединений, как аммиак, который служит строительным блоком для сложных органических молекул (белков, ДНК и РНК).

Поскольку живые организмы играют решающую роль в круговороте азота на Земле, учёные изучают азот в миллиардолетних породах, чтобы оценить его потенциал в качестве биосигнатуры жизни на других планетах. Новые результаты в этой области представлены в статье «Азот в древней грязи: биосигнатура?», опубликованной в журнале Astrobiology. «Это исследование определяет содержание азота как потенциальный инструмент для обнаружения следов жизни на Марсе», — отметила одна из авторов работы, астробиолог Ева Штюкен.

Однако существуют и небиологические механизмы фиксации азота: молнии, вулканизм, ударные волны от космических ударов и химические реакции в гидротермальных источниках. Поэтому происхождение высокого содержания азота в некоторых древних породах Земли остаётся неоднозначным. Штюкен сосредоточилась на изучении пород возрастом 3,8 миллиарда лет из пояса Исуа в Гренландии. Ранее в них были обнаружены органические углеродные молекулы, которые некоторые исследователи интерпретировали как биогенные, однако это спорный вывод, поскольку общепринятая дата возникновения жизни — более поздние 3,5 миллиарда лет.

«Органический углерод может образовываться и в отсутствие жизни, поэтому к таким исследованиям сохраняется скептицизм, и требовалась независимая биосигнатура», — пояснила Штюкен. Она решила проверить, может ли азот служить такой биосигнатурой, и изучила относительно высокое содержание азота в минерале биотите из пород Исуа. «Концентрации азота близки к тем, что находят в современной грязи. Я задалась вопросом, может ли такое количество азота быть результатом абиогенных процессов», — сказала учёный.

Штюкен разработала модель абиогенных процессов фиксации азота, которые могли действовать на ранней Земле. Результаты показали, что одни только абиогенные процессы не могут объяснить наблюдаемые в породах Исуа уровни азота. «В абиотических условиях невозможно накопить столько азота в осадках. Жизнь же делает это легко», — заключила исследователь. Таким образом, результаты работы предоставляют дополнительные доказательства очень раннего происхождения жизни на Земле — более 3,8 миллиарда лет назад.

Это исследование также предполагает, что анализ содержания азота может помочь в поиске признаков жизни на Марсе. «Определять содержание азота на марсоходе относительно просто, что делает этот метод полезным инструментом для будущих миссий на Марс», — отметила Штюкен.