Железо является важным питательным веществом, которое требуется почти всей жизни для роста и процветания. Важность железа восходит к формированию планеты Земля, где количество железа в каменистой мантии Земли было "задано" условиями, в которых формировалась планета, и имело серьезные последствия для развития жизни. Теперь ученые из Оксфордского университета раскрыли вероятные механизмы, с помощью которых железо влияет на развитие сложных форм жизни, что также может быть использовано для понимания того, насколько вероятными (или маловероятными) могут быть развитые формы жизни на других планетах. Работа недавно была опубликована в PNAS .
Первоначальное количество железа в породах Земли определяется условиями планетарной аккреции, во время которой металлическое ядро Земли отделяется от ее каменистой мантии. Слишком мало железа в каменистой части планеты, такой как планета Меркурий, и появление жизни маловероятно. Слишком много, как на Марсе, и воду может быть трудно удержать на поверхности во времена, связанные с эволюцией сложной жизни.
Первоначально условия содержания железа на Земле были бы оптимальными для обеспечения удержания воды на поверхности. Железо также было бы растворено в морской воде, что делало его легко доступным, чтобы дать простым формам жизни толчок в развитии. Однако уровень кислорода на Земле начал расти примерно 2,4 миллиарда лет назад (это называется "Великим событием оксигенации"). Повышение уровня кислорода вызывает реакцию с железом, в результате чего оно становится нерастворимым. Гигатонны железа ушли из морской воды, где оно было гораздо менее доступно для развивающихся форм жизни.
Жизнь должна была найти новые способы получить необходимое ей железо. Например, инфекция, симбиоз и многоклеточность — это модели поведения, которые позволяют жизни более эффективно улавливать и использовать это дефицитное, но жизненно важное питательное вещество. Принятие таких характеристик привело бы к тому, что ранние формы жизни стали бы еще более сложными на пути к тому, что мы видим вокруг нас сегодня.
Потребность в железе как движущей силе эволюции и, как следствие, развития сложного организма, способного усваивать плохо доступное железо, может быть редким или случайным явлением. Это имеет значение для того, насколько вероятно наличие сложных форм жизни на других планетах.
Неизвестно, насколько распространена разумная жизнь во Вселенной. Наши концепции подразумевают, что условий, поддерживающих зарождение простых форм жизни, недостаточно, чтобы обеспечить последующую эволюцию сложных форм жизни. Может потребоваться дальнейший отбор по серьезным изменениям окружающей среды — например, как жизнь на Земле должна была найти новый способ доступа к железу. Такие временные изменения в планетарном масштабе могут быть редкими или случайными, что означает, что вероятность разумной жизни также может быть низкой.
Однако теперь знание того, насколько важно железо для развития жизни, может помочь в поиске подходящих планет, на которых могли бы развиваться формы жизни. Оценивая количество железа в мантии экзопланет, теперь можно сузить круг поиска экзопланет, способных поддерживать жизнь.