Studie peker ut når tidlig jord kunne støtte livets kjemi

Jordens skorpe kan ha blitt stabil nok til å støtte kjemien som gikk forut for liv for rundt 4,33 milliarder år siden, ifølge en studie publisert tirsdag i Nature Communications. Forskningen, ledet av Oleg Abramov ved Planetary Science Institute i Tucson, Arizona, tilbyr en av de mest presise tidslinjene hittil for når planeten vår gikk fra å være en fiendtlig, nedslagsherjet verden til å bli en verden som kunne pleie livets molekylære forløpere.psi+1

Modellering av en milliard år med bombardement

Studien bruker en tredimensjonal datamodell for å simulere hvordan nedslag fra asteroider, kometer og resterende planetesimaler varmet opp jordens skorpe over en milliardårsperiode, fra 4,5 til 3,5 milliarder år siden. Forskerne sammenlignet deretter modellerte skorpetemperaturer med de termiske stabilitetsgrensene for RNA og andre molekyler som er sentrale for livets opprinnelse.gizmodo+1

Resultatene peker mot et vendepunkt for rundt 4,4 milliarder år siden. Før det kunne ethvert område i skorpen som hadde kjølt seg ned nok for prebiotisk kjemi, bli varmet opp igjen av et påfølgende nedslag, noe som effektivt tilbakestilte klokken. Etter 4,4 milliarder år siden begynte deler av den grunne skorpen å forbli under kritiske temperaturgrenser permanent, det forfatterne kaller "aldri-steriliserte" regioner.psi

"Prebiotisk kjemi trenger kontinuerlig stabile temperaturer, ikke bare et kort kjølig intervall mellom nedslag," sa Abramov i en uttalelse fra Planetary Science Institute. "Når aldri-steriliserte volumer oppstår, holder deler av den grunne skorpen seg under temperaturgrensen fra det tidspunktet og fremover."psi

Et vindu for RNA-verdenen

Forskerne fokuserte på RNA-verden-hypotesen, som foreslår at før DNA tok sin moderne rolle, fungerte selvreplikerende RNA-molekyler som grunnlaget for det tidligste livet. For at et slikt system skulle utvikle seg, ville molekyler trenge tid til å dannes, forbli stabile og interagere, forhold som den tidlige jordens nådeløse bombardement ikke tillot.livescience+1

For rundt 4,33 milliarder år siden viser simuleringene en konvergens av gunstige faktorer: bombardementet hadde avtatt nok til at stabile miljøer kunne vedvare, samtidig som nedslagene fortsatt produserte hydrotermiske systemer, miljøer rike på vann, varme og kjemisk energi som anses som plausible vugger for prebiotisk kjemi.psi+1

Tidslinjen stemmer også overens med geologiske bevis. Zirkonkrystaller indikerer at flytende vann var til stede på jorden for rundt 4,4 milliarder år siden, noe som er i tråd med modellens spådommer. Og med omtrent 130 millioner år før den estimerte fremveksten av LUCA, den siste universelle felles stamfaren for alt moderne liv, passer vinduet inn i bredere evolusjonære tidslinjer.gizmodo+1

Forbehold og kosmiske naboer

Abramov advarte om at termisk egnethet alene ikke garanterer livets opprinnelse. RNA-kjemi krever også flytende vann, redusert nitrogen, spesifikke pH- og salinitetsnivåer, og mekanismer for å konsentrere nøkkelingredienser, variabler modellen ikke tar for seg.gizmodo+1

Likevel kan rammeverket strekke seg utover jorden. "Et fascinerende spørsmål er tidspunktet for beboelighetsvinduet på Mars, som sannsynligvis åpnet seg betydelig tidligere enn på jorden på grunn av Mars' mindre størrelse og lavere gjennomsnittlige nedslagshastighet," sa Abramov.gizmodo