初期の地球の大気は雷を助長していませんでした

1952年、スタンリーミラーとハロルドユーリーは、約38億年前の地球の大気の組成を反映することを目的として、ガスで満たされたフラスコ内で火花を飛ばしました。 彼らの結果は、雷がアミノ酸などの生命の進化に必要なプレバイオティクス分子につながる可能性があることを示唆しました。 当時、科学者たちは初期の大気は主にメタンとアンモニアであると考えていましたが、1990年代までに、専門家は二酸化炭素と分子状窒素で満たされた大気を主張しました。

現在、新しい研究は、地球の原始大気の組成が雷の生成を困難にした可能性があり、それが生命にとって重要なプレバイオティクス分子の生成と蓄積にかかる時間を増加させた可能性があることを示唆しています。

さまざまな大気組成における雷の挙動

電子は、メタンとアンモニアで構成される雰囲気と、主に二酸化炭素と分子状窒素で構成される雰囲気では、動作が異なります。 雷の放電も異なる振る舞いをするのは当然のことであり、それは初期の地球でプレバイオティクス分子が形成される可能性に影響を与える可能性があります。 しかし、さまざまな大気環境で雷の放電がどのように変化するかをモデル化した人はほとんどいません。

電子とガス分子が初期の地球大気の2つのバージョンで衝突する頻度を調べるために、Köhnetal。 落雷への最初のステップである放電スパークの確率をモデル化しました。 彼らは、二酸化炭素と窒素の雰囲気では、稲妻が火花を散らすのが難しいことを発見しました。

「基本的に、窒素と炭素が豊富な大気では、放電を開始するにはより強い電界が必要です」と、研究を主導したデンマーク工科大学の国立宇宙研究所の科学者、クリストフ・コーンは述べています。

モデルは、ガス分子と電子が衝突して落雷を引き起こす可能性のある電荷を蓄積する可能性が低いため、二酸化炭素と窒素の雰囲気が、雷の前兆であるストリーマーが放電するために約28％強い電界を必要とすることを明らかにしました。 空間と時間のスケールアップは、地球の歴史の初期に落雷が少なかった可能性があることを示唆しているため、プレバイオティクス分子を生成する可能性が低くなっています。

「雷放電がプレバイオティクス分子の生成に関与している場合、何が起こったのかを非常によく理論的に理解することが重要です」とKöhn氏は述べています。 「大きな問題はまだ、これらすべてのプレバイオティクス分子はどこから来ているのかということです。」

この研究では、落雷の初期段階、つまり落雷を開始する火花を厳密にモデル化したため、Köhnとその同僚にとって、次のステップは、落雷全体をモデル化し、それを大気化学のモデルと結合することです。 一緒にこれらの研究は、雷がプレ​​バイオティクス分子にどのように関連していたかについて、より完全な調査を与えることができます。

この物語は、アメリカ地球物理学連合が主催するEosの好意で再発行されています。 元のストーリーを読むここ。