Tutkimus määrittää, milloin varhainen Maa pystyi tukemaan elämän kemiaa

Maan kuori on saattanut muuttua riittävän vakaaksi tukemaan elämää edeltävää kemiaa noin 4,33 miljardia vuotta sitten, selviää tiistaina Nature Communications -lehdessä julkaistusta tutkimuksesta. Tutkimus, jota johti Oleg Abramov Tucsonissa, Arizonassa sijaitsevasta Planetary Science Institutesta, tarjoaa yhden tähänastisista tarkimmista aikajanoista sille, milloin planeettamme muuttui vihamielisestä, törmäysten runtelemasta maailmasta sellaiseksi, joka kykenee ruokkimaan elämän molekyyliesiasteita.psi+1

Miljardin vuoden pommituksen mallintaminen

Tutkimuksessa käytetään kolmiulotteista tietokonemallia simuloimaan, kuinka asteroidien, komeettojen ja muiden planeettojen jäänteiden törmäykset lämmittivät Maan kuorta miljardin vuoden ajan, 4,5–3,5 miljardia vuotta sitten. Tutkijat vertasivat mallinnettuja kuoren lämpötiloja RNA:n ja muiden elämän synnyn kannalta keskeisten molekyylien lämpöstabiilisuuden rajoihin.gizmodo+1

Tulokset osoittavat käännekohdan noin 4,4 miljardia vuotta sitten. Sitä ennen mikä tahansa kuoren alue, joka oli jäähtynyt riittävästi esibiologista kemiaa varten, saattoi lämmetä uudelleen seuraavan törmäyksen seurauksena, mikä nollasi kellon. 4,4 miljardin vuoden takaa alkaen osat matalasta kuoresta alkoivat pysyä kriittisten lämpötilarajojen alapuolella pysyvästi – tutkijat kutsuvat näitä "ei-koskaan-steriloituneiksi" alueiksi.psi

"Esibiologinen kemia tarvitsee jatkuvasti vakaita lämpötiloja, ei vain lyhyttä viileää jaksoa törmäysten välillä", Abramov sanoi Planetary Science Instituten lausunnossa. "Kun ei-koskaan-steriloituneita tilavuuksia ilmestyy, osat matalasta kuoresta pysyvät lämpötilarajan alapuolella siitä hetkestä eteenpäin."psi

Ikkuna RNA-maailmalle

Tutkijat keskittyivät RNA-maailma-hypoteesiin, jonka mukaan ennen kuin DNA otti nykyisen roolinsa, itseään kopioivat RNA-molekyylit toimivat varhaisimman elämän perustana. Tällaisen järjestelmän kehittyminen vaatisi molekyyleiltä aikaa muodostua, pysyä vakaina ja olla vuorovaikutuksessa – olosuhteita, joita varhaisen Maan lakkaamaton pommitus ei sallinut.livescience+1

Noin 4,33 miljardia vuotta sitten simulaatiot osoittavat suotuisten tekijöiden kohtaamisen: pommitus oli hellittänyt riittävästi vakaiden ympäristöjen säilymiseksi, mutta törmäykset tuottivat yhä hydrotermisiä järjestelmiä – vedellä, lämmöllä ja kemiallisella energialla rikastettuja ympäristöjä, joita pidetään uskottavina kehtoina esibiologiselle kemialle.psi+1

Aikajana vastaa myös geologisia todisteita. Zirkonikiteet osoittavat, että nestemäistä vettä oli Maassa noin 4,4 miljardia vuotta sitten, mikä on yhdenmukaista mallin ennusteiden kanssa. Ja noin 130 miljoonaa vuotta ennen LUCA:n, kaiken nykyisen elämän viimeisen yhteisen esi-isän, arvioitua ilmaantumista, ikkuna sopii laajempiin evoluution aikajanoihin.gizmodo+1

Huomautuksia ja kosmisia naapureita

Abramov varoitti, että lämpötilaan liittyvä soveltuvuus ei yksin takaa elämän syntyä. RNA-kemia vaatii myös nestemäistä vettä, pelkistynyttä typpeä, tiettyjä pH- ja suolapitoisuuksia sekä mekanismeja keskeisten ainesosien keskittämiseksi – muuttujia, joita malli ei käsittele.gizmodo+1

Silti viitekehys voisi ulottua Maan ulkopuolelle. "Yksi kiehtova kysymys on Marsin elinkelpoisuusikkunan ajoitus, joka todennäköisesti avautui huomattavasti aiemmin kuin Maassa Marsin pienemmän koon ja alhaisemman keskimääräisen törmäysnopeuden vuoksi", Abramov sanoi.gizmodo