日本研究人員建立了一個模擬早期地球大氣層的模型，揭示了紫外線輻射和碳氫化合物如何影響有機物的形成。 他們發現遠古地球類似於金星和火星，引發了有關地球獨特生命之路的問題。

揭開遙遠行星神秘面紗的旅程始於地球。 來自東北大學、東京大學和北海道大學的科學家們創建了一個模型，將各種大氣化學反應因素考慮在內，從而深入了解了地球大氣層–以及可能存在的最初生命痕跡–是如何演變的。

“古地球與我們現在的家園完全不同，”Shungo Koyama（東北大學）解釋說，”那是一個更加惡劣的地方；富含金屬鐵，大氣中含有氫氣和甲烷。”

這些分子含有生命最初是如何形成的重要線索。 當暴露在太陽紫外線（UV）輻射下時，它們會發生化學反應，產生有機物（也被稱為”生命的基石”）。 其中部分有機物是重要生物大分子的前驅物，如胺基酸和核酸。

然而，要了解紫外線輻射的作用是困難的。 首先，這種大氣層不穩定，很可能會因為大氣化學反應而快速變化。

本研究估計的地球古代大氣演變示意圖。 資料來源：Yoshida et al.

其次，當紫外線輻射有效分解大氣中的水蒸氣並形成氧化分子時，精確的分支比率和時間尺度尚未確定。 為了解決這些問題，我們創建了一個一維光化學模型，以準確預測地球很久以前的大氣狀況。

計算顯示，大部分氫都流失到了太空中，而乙炔（由甲烷產生）等碳氫化合物則屏蔽了紫外線輻射。 這種對紫外線輻射的抑制大大減少了水蒸氣的分解和甲烷隨後的氧化，從而提高了有機物的生成。

如果最初的甲烷量相當於今天地球表面的碳量，那麼就可能形成幾百公尺厚的有機物層。

“有機物的累積可能形成了一種富含重要構件的湯。 這可能是地球上最初出現生物的源頭”。 Tatsuya Yoshida（東北大學）提出。

該模型表明，遠古地球的大氣層與我們今天在鄰近行星上看到的大氣層極為相似： 金星和火星。 然而，儘管距離很近，地球卻進化成了完全不同的環境。 研究人員正試圖了解是什麼讓地球如此特別。因此，這個模型能讓我們加深了解，地球上的大氣演化和生命起源是獨一無二的，還是與其他行星系統有著共同的模式。

編譯自/ ScitechDaily