Vznikl život v gejzírech na jaderný pohon? Kredit: CC0 Creative Commons.

Jak vznikl život na Zemi? Rámcovou představu už máme, ale stále ještě pracujeme na důležitých detailech. Zatím není například úplně jasné, v jakém prostředí se vlastně objevily prvotní organismy. Můžeme odhadnout, že to chtělo trochu tepla a základní organické sloučeniny, a pak se mohly objevit aminokyseliny a postupně i první biologické makromolekuly. Odborníci si dnes obvykle představují, že k tomu mohlo dojít na hlubokomořských kuřácích. Nebo na pemzových vorech. Anebo na hlubokomořských kuřácích propojených prouděním s pemzovými vory.

Toshikazu Ebisuzaki. Kredit: OPIC.

Kromě těchto dnes již standardních představ o místech vzniku pozemského života se občas objeví exotická hypotéza, která tento vznik umístí do nějakého bizarního prostředí. To se povedlo i dvěma japonským autorům nové studie v časopisu Geoscience Frontiers, kterými byli Toshikazu Ebisuzaki z RIKEN a Shigenori Maruyama z Tokijského technologického institutu. Podle nich totiž byl život na Zemi nastartován jaderným gejzírem (nuclear geyser model).

Když Země vznikla, zhruba před 4,5 miliardami let, tak byste ji nepoznali. Nebyla ani přívětivá, ani plná oceánů a rozhodně vůbec nebyla modrá. Byl to solidně pekelný svět, horký, plný přehřáté páry a posetý sopkami i krátery po dopadu meteoritů všech velikostí. Geologové mu říkají hadean, podle řeckého boha podsvětí Háda, a podle všeho to s názvem docela trefili.

Model jaderného gejzíru. Kredit: Ebisuzaki & Maruyama (2017), Geoscience Frontiers.

Pradávná Země byla úplně jiná planeta. A byla jiná i v tom, že tam byla spousta uranu-235, jediného přírodního štěpitelného nuklidu. Bylo ho zřejmě mnohem více než dnes. Uran-235 se rozpadá s poločasem 704 milionů let a přitom se uvolňuje hodně záření a energie. Vzniká teplo a není ho zrovna málo. Teplo generované uranem podle všeho významně ovlivňuje zmrzlé světy, jako je Pluto nebo třeba Saturnův Enceladus, kde pak funguje kryovulkanismus. Týká se to samozřejmě i Země, kde teplo z uranu přispívá asi z poloviny k pohánění vulkanismu a pohybu tektonických desek.

Velké množství uranu-235 v prostředí během období hadeanu prý vedlo k zahřívání sloučenin uhlíku, draslíku a dusíku z tehdejší bezkyslíkaté atmosféry Země. Díky tomu mohly probíhat sledy chemických reakcí, které vytvořily aminokyseliny a nukleové kyseliny, tedy RNA a DNA.

Notoricky známý Miller-Ureyův experiment z roku 1953. Kredit: YassineMrabet / Wikimedia Commons.

Jestli mají Ebisuzaki a Maruyama pravdu, tak teplo z rozpadajícího se uranu-235 pohánělo jaderné gejzíry, které chrlily vodu bohatou na organické látky. Nejspíš si můžeme představit něco jako hlubokomořské kuřáky, jen ne v hloubi moře. Výhoda modelu jaderných gejzírů je v tom, že teplota vystřikované vody by nikdy neměla dosáhnout bodu varu. Polymery organických látek totiž bývají citlivé na vysoké teploty a mají sklon se rozpadat.

Jak k tomu Japonci dospěli? Spočítali to v matematickém modelu, a také je inspirovaly vykřičené Miller-Ureyovy experimenty. V těchto experimentech, kdy badatelé jiskřili do směsi plynů, která napodobovala podmínky na mladé Zemi a obsahovala vodní páru, metan, amoniak a vodík, totiž vznikla spousta aminokyselin a dalších organických látek. Ebisuzaki a Maruyama tvrdí, že energie jisker Miller-Ureyových experimentů pěkně odpovídá přírodním reaktorům s uranem-235, které by podle jejich hypotézy měly pohánět jaderné gejzíry období hadeanu.

Hypotéza Jaderného gejzíru vlastně není první, která v případě vzniku života uvažuje roli radioaktivního tepla z rozpadu uranu. V roce 2007 se objevila hypotéza Radioaktivní pláže (Radioactive beach hypothesis) od Zacharyho Adama, v níž přílivy a odlivy prvotního oceánu promíchávají zrnka hornin bohatých na uran a vzniklé teplo pohání chemické reakce nezbytné ke vzniku života.

Tak jako Ebisuzaki s Maruyamou, i Adam těží ze skutečnosti, že dnes přesvědčivě víme o dávných přírodních jaderných reaktorech, jako byl ten v Oklo, v africkém Gabonu. Ten sice běžel před 2 miliardami let, když už život dávno opanoval Zemi, ale proč by něco podobného nemohlo fungovat při vzniku života?

Upřímně řečeno, je to exotika. Hypotéza radioaktivní pláže je dnes prakticky neznámá. Stejný osud může nakonec potkat i hypotézu jaderného gejzíru, která je sice atraktivní a jádrofobům z ní jistě příjemně zamrazí, ve skutečnosti ale přináší spoustu otazníků. Prozatím stále vládnou hlubokomořské kuřáky s vory pemzy, uvidíme ale, co přinesou budoucí objevy. 

Video:  Oklo, the Two Billion Year Old Nuclear Reactor


Literatura
IFL Science 13. 9. 2017, Geoscience Frontiers 8: 275-298.