For over fire milliarder år siden var sola som en tenåring  – doven og oppfarende på en gang. Doven – fordi den lyste svakere enn i dag – med tre kvart styrke over livløse hav.

På den andre siden hadde den unge sola heftige utbrudd. Solstormer slynget hete gasser mot jorda med en energi som satte hele kloden i magnetisk unntakstilstand.

• Les også: Superstorm på sola kan knekke kommunikasjon og kraft

Solstormer av elektrisk ladede gasser slo hull i jordas magnetfelt rundt polene. De hete gassene fikk lett vei ned i atmosfæren. Nordlyset som fulgte, må ha spraket over isen.

Næret og varmet

Dette var en dobbelt lykke for den unge kloden. Gassmolekylene fra sola pepret lufthavet av nesten rent nitrogen. De slo nitrogenmolekylene fra hverandre og laget nye forbindelser som ble til livets byggesteiner.

Noen av forbindelsene – lystgass eller dinitrogenoksid for eksempel – var også kraftige drivhusgasser. De varmet verdenshavene og satte fart på reaksjonene som skapte de første levende cellene i urhavet.

Nordlyset flammet

Dette er hypotesen til en gruppe forskere tilknyttet NASA. De har brukt datasimuleringer og observasjoner fra romteleskopet Kepler til å beregne hvordan den unge sola hadde et ti ganger kraftigere magnetfelt enn i dag.

Kraftigere magnetfelt betyr også kraftigere utbrudd som slynger hete elektriske gasser utover mot planetene. Når disse gassene treffer jorda, følger de magnetlinjene mot polene og får atmosfæren til å gløde i nordlysets bleke farger.

For over fire milliarder år siden må nordlyset ha gjort polarnatten lys som dagen.

Solstormene hadde så mye energi at de åpnet opp jordas magnetfelt ved polene og trengte dypt ned i atmosfæren, mener forskerne.

Se video fra forskning.no: Slik oppstår nordlyset.

Nitrogenet frigjøres

Den gangen bestod atmosfæren for det meste av nitrogen. Fritt oksygen fantes ennå ikke. Det var ikke liv på jorda, ingen grønne planter som kunne lage oksygen i fotosyntesen. Oksygenet fantes bare bundet i stein, slik den rustrøde kloden Mars viser oss i dag.

Nitrogenmolekylene i atmosfæren består av to nitrogenatomer. De er tett sammenkoblet, og reagerer nødig med andre stoffer. Det livet trengte, var nitrogen i andre forbindelser som lettere kunne reagere til  organiske molekyler.

Livgivende blåsyre

Dette klarte de hete solgassene som bombarderte atmosfæren, ifølge NASA-forskerne. De laget forbindelser mellom nitrogen, hydrogen og karbon – for eksempel hydrogencyanid, også kjent som blåsyre.

Blåsyre var langt fra noen drepende gass, tvert imot.

– Hydrogencyanid er en svært viktig forbindelse. Den er forløperen til aminosyrer og andre viktige organiske stoffer som for eksempel adenin som blant annet inngår i DNA, sier Klaus Høiland til forskning.no.

God forklaring

Høiland er professor ved seksjon for genetikk og evolusjonsbiologi på Universitetet i Oslo, og har lest studien i tidskriftet Nature Geoscience, der resultatene legges fram.

– For meg synes dette som en absolutt god forklaring på de spesielle kjemiske reaksjonene, sier Høiland.

Gjødslet jorda

Disse nitrogenforbindelsene kunne også gjødsle livet med næringsstoffer, slik vi i dag lager kunstgjødsel av nitrogen fra atmosfæren.

Dette skriver forskeren Ramses Ramirez fra Carl Sagan Institute i en uavhengig kommentar i tidsskriftet.

Den svake sols paradoks

Reaksjonene laget også lysgass, en gass som har vært brukt til oppvarming og belysning tidligere. Den består av ett atom oksygen og to atomer nitrogen.

– Lystgass er en viktig klimagass, framhever Høiland..

Den kan derfor forklare et merkelig paradoks, først formulert av Carl Sagan og George Mullen. Dette paradokset kalles den svake sols paradoks.

For fire milliarder år siden hadde nemlig sola bare 70 prosent av dagens lysstyrke. Likevel var ikke jorda dekket permanent av isbreer den gangen.

Lystgass har lang levetid

Ifølge kommentaren til Ramirez har andre forskere foreslått at drivhusgassen karbondioksid gjorde jorda varmere.

Analyser av stein viser imidlertid at det neppe var nok karbondioksid i lufta til å oppveie at sola lyste svakere.

Andre drivhusgasser – som metan og ammonium – hadde enten motsatte effekter fordi de dannet dis eller mistet sin effekt fordi de ble raskt skylt ut av atmosfæren.

– Lystgass har ganske lang levetid. Det er viktig, sier Høiland.

Ikke tilfeldig

Han mener at det ikke er tilfeldig at livet har oppstått av grunnstoffer som nitrogen, oksygen og karbon.

Ikke bare er det mye av disse grunnstoffene på jorda. De har også de riktige kjemiske egenskapene.

Noen forskere har foreslått at liv kunne oppstå av andre stoffer. Silisium har for eksempel like mange elektroner ledige til å lage kjemiske forbindelser som karbon.

• Les også: Var dette det første livet på jorden?

Konger i hvert sitt rike

Likevel – silisium er lengre ned i periodesystemet med flere elektroner rundt en atomkjerne av flere protoner og nøytroner.

– Jo lengre ned i periodesystemet du kommer, desto mindre fleksible blir molekylene, sier Høiland.

Karbon danner reisverket i organiske molekyler. Silisium finnes i de fleste bergarter.

– Du kan si at silisium og karbon er konger i hvert sitt rike – livet og mineralriket, sier Høiland.

Referanse:

V. S. Airapetian m.fl: Prebiotic chemistry and atmospheric warming of early Earth by an active young Sun, Nature Geoscience 23.5.2016, DOI: 10.1038/NGEO2719, sammendrag.