Kada je 1953. godine mladi američki kemičar Stanley L. Miller, postdiplomski student nobelovca Harolda C. Ureya, objavio da je sintetizirao aminokiseline u uvjetima kakvi su nekoć vladali na našem planetu, bile su ga pune naslovne stranice: tajna postanka života napokon je riješena! Nije. Od aminokiselina do prve žive stanice dug je put, a sumnjive su bile i njegove pretpostavke o sastavu najstarije Zemljine atmosfere. Miller se naime poveo za svojim mentorom Ureyjem smatrajući da je Zemljina amosfera bila nalik Jupiterovoj, da se naime sastojala od vodika, amonijaka, metana i vodene pare. Znalo se da je pradavna atmosfera bila reduktivna (= bez kisika), no mogla je biti jako reduktivna (onakva kakvu ju je zamišljao Urey), no i slabo reduktivna (onakva kakvu ju je zamišljao Oparin), naime da se sastojala poglavito od ugljikova dioksida i monoksida.

I dok su se vodile rasprave o sastavu pradavne Zemljine atmosfere, je li bila sličnija atmosferi Jupitera ili atmosferi Marsa, znanstvenicima je posve promakla jedna pojedinost iz Millerova pokusa. On je naime izlagao smjesu plinova električnom pražnjenju, simulirajući djelovanje munja na sastojke Zemljine atmosfere. Da je na Zemlji u eonu hadija, prije četiri milijarde godina, sve praštalo, sijevalo i grmilo uzimalo se zdravo za gotovo. Zemlja je bila nemirna, pa je valjda takva bila i njezina atmosfera.

No to su tek naše predodžbe koje su više plod bujne mašte nego trijeznog razmatranja činjenica. A upravo je to učinio Jeffrey L. Bada, vodeći istraživač podrijetla života. On se upitao sasvim jednostavno: „Je li Zemlja bila munjevitije mjesto onda nego danas?“

Odgovor je: nije. Munje naime nastaju ako se u oblacima taru čestice koje se zbog toga naelektriziraju statičkim elektricitetom. Da bi se to dogodilo, one moraju biti što sitnije, obično manje od tisućinke milimetra (< 1µm). Tako male čestice nalazimo iznad kopna, dok se iznad mora nalaze veće čestice (> 1µm), nastale poglavito od kapljica morske vode. Posljedica toga je da munje deset puta češće sijevaju iznad kopna nego iznad mora. U polarnim, zaleđenim krajevima praktički ih nema. I onda, pita se profesor Bada, kako je moguće da su munje stvorile život ako ih u pradavnoj atmosferi nije bilo. Tada je naime samo 12 % Zemlje bilo prekriveno kopnom, oko koga se prostiralo ledeno more.

 Odgovor na to pitanje nalazimo već u naslovu njegovog članka „Volcanic island lighting prebiotic chemistry and the orign of life in the early Hadean eon“, objavljenom u časopisu Nature Communications. Riječ je o tome da su munje nastajale uslijed erupcije vulkana koji su izbacali pepeo i lavu na otočićima koji su izbijali iz ledene kore zaleđenog mora.

Malo čudno. Erupcije vulkana danas su rijetke pojave, a ni onda – unatoč znatno jačoj tektonskoj aktivnosti – nisu bile česte. No činjenice govore u prilog hipoteze američkog znanstvenika. Vulkan izbacuje u atmosferu velike količine sitnih čestica koje se trenjem naelektriziraju, pa onda, logično, iz vulkanskog oblaka sijevaju munje. Njihovu je pojavu prvi zabilježio Plinije Mlađi pri erupciji Vezuva 79. godine nove ere. Najnovija istraživanja potvrđuju njegova zapažanja. Pri erupciji vulkana Hunga Tonga-Hunga Ha'pai u Indoneziji 15. siječnja prošle godine u samo pet minuta promatranja zabilježeno je 25.508 munja – svake sekunde 85 električnih izboja! Taj je vulkan na početku erupcije skoro dva puta nadmašio munjevni rad čitave Zemljine atmosfere. Takvo djelovanje vulkana u pradavnoj Zemljinoj atmosferi nije moglo ostati bez posljedica.   

Posljedice su još veće jer se tu ne radi samo od djelovanju munja na atmosferu. Pokusi s umjetnim munjama u atmosferi koja je sadržavala i vulkanski pepeo, proizveli su dvije najjednostavnije aminokiseline (glicin i alanin) te aminokiselinu koju ne nalazimo u proteinima, β-alanin.

Treba reći i to da se vulkani i njihov okoliš već dugo smatraju mjestima na kojima je nikao život. Prije svega tu su vulkanske stijene, a među njima plovućac, koji je mogao adsorbirati organske spojeve nastale djelovanjem munja. Trošenjem vulkanskog pepela djelovanjem vode nastaje montmorilonit, mineral gline koji se pokazao izvanrednim katalizatorom, posebice za polimerizaciju aminokiselina (u proteine) i nukleotida (u nukleinske kiseline). Ne treba zanemariti ni emisiju sumporovodika i drugih sumpornih spojeva, koji su bili temelj – kako kaže željezno-sumporna teorija – za postanak prvih katalitičkih sustava. Sve u svemu: vulkanski su otoci bili oaze, mjesta na kojima je prvi život nastao, na kojima se razvijao i dalje širio. Dokaz? Možda ga nađemo na padinama planine Olympus Mons, orijaškog ugaslog vulkana na Marsu. 

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 3000 znanstveno-popularnih članaka te 15 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima je i "The Cookbook of Life - New Theories on the Origin of Life".