Studie bestimmt Zeitpunkt, ab dem die frühe Erde Leben ermöglichen konnte

Die Erdkruste könnte vor etwa 4,33 Milliarden Jahren stabil genug geworden sein, um die Chemie zu unterstützen, die dem Leben vorausging. Dies geht aus einer am Dienstag in Nature Communications veröffentlichten Studie hervor. Die Forschung unter der Leitung von Oleg Abramov vom Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, bietet eine der bisher präzisesten Zeitlinien dafür, wann unser Planet von einer feindseligen, von Einschlägen gezeichneten Welt zu einer Welt überging, die in der Lage war, die molekularen Vorläufer des Lebens zu beherbergen.psi+1

Modellierung einer Milliarde Jahre Bombardement

Die Studie verwendet ein dreidimensionales Computermodell, um zu simulieren, wie Einschläge von Asteroiden, Kometen und verbliebenen Planetesimalen die Erdkruste über einen Zeitraum von einer Milliarde Jahren, von vor 4,5 bis 3,5 Milliarden Jahren, erhitzten. Die Forscher verglichen dann die modellierten Krustentemperaturen mit den thermischen Stabilitätsgrenzen von RNA und anderen Molekülen, die für den Ursprung des Lebens von zentraler Bedeutung sind.gizmodo+1

Die Ergebnisse deuten auf einen Wendepunkt vor etwa 4,4 Milliarden Jahren hin. Davor konnte jeder Bereich der Kruste, der weit genug abgekühlt war, um präbiotische Chemie zu ermöglichen, durch einen nachfolgenden Einschlag wieder erhitzt werden, was die Uhr effektiv zurücksetzte. Nach 4,4 Milliarden Jahren begannen Teile der flachen Kruste dauerhaft unter kritischen Temperaturschwellen zu bleiben, was die Autoren als "nie sterilisierte" Regionen bezeichnen.psi

"Präbiotische Chemie benötigt kontinuierlich stabile Temperaturen, nicht nur ein kurzes kühles Intervall zwischen Einschlägen", sagte Abramov in einer Erklärung des Planetary Science Institute. "Sobald nie sterilisierte Volumina entstehen, bleiben Teile der flachen Kruste von diesem Zeitpunkt an unter der Temperaturschwelle."psi

Ein Fenster für die RNA-Welt

Die Forscher konzentrierten sich auf die RNA-Welt-Hypothese, die besagt, dass selbstreplizierende RNA-Moleküle die Grundlage für das früheste Leben bildeten, bevor die DNA ihre moderne Rolle übernahm. Damit sich ein solches System entwickeln konnte, benötigten Moleküle Zeit, um sich zu bilden, stabil zu bleiben und zu interagieren – Bedingungen, die das unerbittliche Bombardement der frühen Erde nicht zuließ.livescience+1

Vor etwa 4,33 Milliarden Jahren zeigen die Simulationen ein Zusammenlaufen günstiger Faktoren: Das Bombardement hatte so weit nachgelassen, dass stabile Umgebungen bestehen bleiben konnten, während Einschläge immer noch hydrothermale Systeme erzeugten – Umgebungen, die reich an Wasser, Wärme und chemischer Energie sind und als plausible Wiegen für präbiotische Chemie gelten.psi+1

Die Zeitlinie stimmt auch mit geologischen Beweisen überein. Zirkonkristalle deuten darauf hin, dass flüssiges Wasser bereits vor etwa 4,4 Milliarden Jahren auf der Erde vorhanden war, was mit den Vorhersagen des Modells übereinstimmt. Und mit etwa 130 Millionen Jahren vor dem geschätzten Auftreten von LUCA, dem letzten universellen gemeinsamen Vorfahren allen modernen Lebens, passt das Zeitfenster in breitere evolutionäre Zeitlinien.gizmodo+1

Vorbehalte und kosmische Nachbarn

Abramov warnte, dass thermische Eignung allein nicht das Entstehen von Leben garantiert. RNA-Chemie erfordert zudem flüssiges Wasser, reduzierten Stickstoff, spezifische pH- und Salzgehaltswerte sowie Mechanismen zur Konzentration wichtiger Inhaltsstoffe – Variablen, die das Modell nicht berücksichtigt.gizmodo+1

Dennoch könnte der Rahmen über die Erde hinausreichen. "Eine faszinierende Frage ist der Zeitpunkt des Bewohnbarkeitsfensters auf dem Mars, das sich aufgrund der geringeren Größe und der niedrigeren durchschnittlichen Einschlaggeschwindigkeit des Mars wahrscheinlich deutlich früher öffnete als auf der Erde", sagte Abramov.gizmodo