Французские геологи изучили состав нитратов в вулканических осаждениях неогена и установили, что молнии, возникающие в облаках пепла, могли улавливать азот из атмосферы. В ходе исследования было найдено несколько свидетельств того, что нитраты в отложениях образовались именно из атмосферного азота.
Образование белков и нуклеиновых кислот — ключевой процесс зарождения жизни, для которого необходим азот. Этот элемент распространён на Земле, занимая почти три четверти объема воздуха, но находится в форме, недоступной живым организмам. Превращение азота в усвояемую форму называется азотфиксацией. Сейчас этим занимаются микроорганизмы или азотные удобрения, однако до возникновения жизни гипотетически роль азотфиксаторов могли играть грозовые и вулканические молнии.
Возможность такой азотфиксации доказываласьВ лабораторных экспериментах наблюдали такое: во время извержений в атмосферу попадает много серы и галогенов (хлор, фтор и т. д.), а в пепловых облаках возникают молнии — грязная гроза. В момент разрядов воздух окисляется, образуются оксиды азота, которые вместе с вулканическими выбросами падают на землю. В результате из-за нитратов и фиксированного азота должно оставаться в почве больше вещества. Но пока геологические подтверждения этому не нашли.
Французские геологи исследуют залежи нитратов в вулканических отложениях после извержений неогена в засушливых регионах. В Перу и Турции исследователи изучили образцы тефры и пирокластических потоков, обнаружив большое количество нитратов вместе с сульфидами и хлором. опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые заметили, что сходный состав элементов в отложениях указывает на образование большей части нитратов из-за вулканических извержений, а не просачивания осадков. Дополнительный анализ образцов более ранних извержений с итальянского острова Искья, произошедших около 75 тысяч лет назад, подтвердил это предположение. Авторы утверждают, что самые тонкие отложения подверглись промыванию дождевой водой больше, чем самые толстые.
Изучив мультиизотопный состав нитратов, исследователи смогли проследить путь окисления азота и серы.
Высокое содержание изотопа кислород-17 в образцах указало на его атмосферное происхождение, так как этот изотоп наследуется от озона, продукта молниевых разрядов.
Исследователи оценили количество фиксированного азота после вулканических молний. Учитывая плотность и объем каждого слоя отложений вместе со средней концентрацией нитратов, рассчитали, что за девять вулканических событий могло образоваться примерно 60 тераграммов азота — 60 миллионов тонн. До появления жизни на Земле основные пути фиксации азота были исключены. Для возникновения жизни нашего типа азот необходим абсолютно. Следовательно, роль вулканических молний в этом процессе могла быть ключевой.
Исследователи полагают, что масштабные извержения и разряды молний могли существенно повлиять на возникновение жизни на ранней Земле. По их мнению, вулканические разряды способствовали превращению минерального фосфора в биологически доступные формы.