Studie visar när tidiga jorden kunde stödja livets kemi

Jordens skorpa kan ha blivit stabil nog att stödja den kemi som föregick liv för cirka 4,33 miljarder år sedan, enligt en studie publicerad på tisdagen i Nature Communications. Forskningen, ledd av Oleg Abramov vid Planetary Science Institute i Tucson, Arizona, erbjuder en av de mest exakta tidslinjerna hittills för när vår planet övergick från en fientlig, nedslagsdrabbad värld till en som kunde ge näring åt livets molekylära föregångare.psi+1

Modellering av en miljard år av bombardemang

Studien använder en tredimensionell datormodell för att simulera hur nedslag från asteroider, kometer och kvarvarande planetesimaler värmde upp jordens skorpa under en miljardårsperiod, från 4,5 till 3,5 miljarder år sedan. Forskarna jämförde sedan modellerade skorptemperaturer med de termiska stabilitetsgränserna för RNA och andra molekyler som är centrala för livets uppkomst.gizmodo+1

Resultaten pekar mot en vändpunkt för cirka 4,4 miljarder år sedan. Innan dess kunde varje område i skorpan som hade svalnat tillräckligt för prebiotisk kemi värmas upp igen av ett efterföljande nedslag, vilket effektivt nollställde klockan. Efter 4,4 miljarder år sedan började delar av den grunda skorpan att permanent förbli under kritiska temperaturtrösklar, vad författarna kallar "aldrig-steriliserade" regioner.psi

"Prebiotisk kemi behöver kontinuerligt stabila temperaturer, inte bara ett kort svalt intervall mellan nedslag," sade Abramov i ett uttalande från Planetary Science Institute. "När aldrig-steriliserade volymer uppstår, håller sig delar av den grunda skorpan under temperaturtröskeln från den tidpunkten och framåt."psi

Ett fönster för RNA-världen

Forskarna fokuserade på RNA-världshypotesen, som föreslår att innan DNA antog sin moderna roll, fungerade självreplikerande RNA-molekyler som grunden för det tidigaste livet. För att ett sådant system skulle kunna utvecklas behövde molekyler tid att bildas, förbli stabila och interagera, förhållanden som den tidiga jordens obevekliga bombardemang inte tillät.livescience+1

För cirka 4,33 miljarder år sedan visar simuleringarna en konvergens av gynnsamma faktorer: bombardemanget hade avtagit tillräckligt för att stabila miljöer skulle kunna bestå, samtidigt som nedslag fortfarande producerade hydrotermiska system, miljöer rika på vatten, värme och kemisk energi som anses vara plausibla vaggor för prebiotisk kemi.psi+1

Tidslinjen stämmer också överens med geologiska bevis. Zirkonkristaller indikerar att flytande vatten fanns på jorden för cirka 4,4 miljarder år sedan, vilket stämmer överens med modellens förutsägelser. Och med ungefär 130 miljoner år före den beräknade uppkomsten av LUCA, den sista universella gemensamma förfadern till allt modernt liv, passar fönstret in i bredare evolutionära tidslinjer.gizmodo+1

Förbehåll och kosmiska grannar

Abramov varnade för att termisk lämplighet i sig inte garanterar livets uppkomst. RNA-kemi kräver även flytande vatten, reducerat kväve, specifika pH- och salinitetsnivåer samt mekanismer för att koncentrera nyckelingredienser, variabler som modellen inte behandlar.gizmodo+1

Ändå kan ramverket sträcka sig bortom jorden. "En fascinerande fråga är tidpunkten för beboelighetsfönstret på Mars, som troligen öppnades betydligt tidigare än på jorden på grund av Mars mindre storlek och lägre genomsnittliga nedslagshastighet," sade Abramov.gizmodo