Bruce Fegley untersucht einen Meteoriten. Bildnachweis: WUSTL Zum Vergrößern anklicken
Unter Verwendung primitiver Meteoriten, die als Chondriten bezeichnet werden, haben Erd- und Planetenwissenschaftler an der Washington University in St. Louis Ausgasungsberechnungen durchgeführt und gezeigt, dass die frühe Erdatmosphäre eine reduzierende ist, die voller Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasserdampf ist.
Bruce Fegley, Ph.D., Professor für Erd- und Planetenwissenschaften in Arts & Sciences an der Washington University, und Laura Schaefer, Laborassistentin, beleben mit dieser Entdeckung eine der berühmtesten und umstrittensten Theorien über die Ursprünge des Lebens, den Miller von 1953 -Urey-Experiment, das organische Verbindungen ergab, die zur Entwicklung von Organismen notwendig sind.
Chondriten sind relativ unveränderte Materialproben aus dem Solarnebel. Laut Fegley, Leiter des Planetary Chemistry Laboratory der Universität, glauben Wissenschaftler seit langem, dass sie die Bausteine der Planeten sind. Niemand hat jedoch jemals bestimmt, welche Art von Atmosphäre ein primitiver chondritischer Planet erzeugen würde.
"Wir gehen davon aus, dass sich die Planeten aus chondritischem Material gebildet haben, und haben den Planeten in Schichten unterteilt. Wir haben die Zusammensetzung der Meteoritenmischung verwendet, um die Gase zu berechnen, die sich aus jeder dieser Schichten entwickelt hätten", sagte Schäfer. "Wir haben für die meisten Meteoritenmischungen eine sehr reduzierende Atmosphäre gefunden, daher gibt es viel Methan und Ammoniak."
In einer reduzierenden Atmosphäre ist Wasserstoff vorhanden, aber Sauerstoff fehlt. Damit das Miller-Urey-Experiment funktioniert, ist eine reduzierende Atmosphäre ein Muss. Eine oxidierende Atmosphäre macht die Herstellung organischer Verbindungen unmöglich. Ein großes Kontingent von Geologen glaubt jedoch, dass eine wasserstoffarme, kohlendioxidreiche Atmosphäre existiert, weil sie moderne vulkanische Gase als Modelle für die frühe Atmosphäre verwenden. Vulkangase sind reich an Wasser, Kohlendioxid und Schwefeldioxid, enthalten jedoch kein Ammoniak oder Methan.
"Geologen bestreiten das Miller-Urey-Szenario, aber was sie zu vergessen scheinen, ist, dass beim Zusammenbau der Erde aus Chondriten leicht unterschiedliche Gase entstehen, wenn all diese Materialien erhitzt werden, die sich zur Erde zusammengesetzt haben. Unsere Berechnungen liefern eine natürliche Erklärung für diese reduzierende Atmosphäre “, sagte Fegley.
Schaefer präsentierte die Ergebnisse auf der Jahrestagung der Abteilung für Planetenwissenschaften der American Astronomical Society vom 4. bis 9. September in Cambridge, England.
Schaefer und Fegley untersuchten verschiedene Arten von Chondriten, von denen Erd- und Planetenwissenschaftler glauben, dass sie maßgeblich zur Entstehung der Erde beigetragen haben. Sie verwendeten ausgeklügelte Computercodes für das chemische Gleichgewicht, um herauszufinden, was passiert, wenn die Mineralien in den Meteoriten erhitzt werden und miteinander reagieren. Wenn beispielsweise Calciumcarbonat erhitzt und zersetzt wird, bildet es Kohlendioxidgas.
"Verschiedene Verbindungen in der chondritischen Erde zersetzen sich beim Erhitzen und setzen Gas frei, das die früheste Erdatmosphäre bildet", sagte Fegley.
Das Miller-Urey-Experiment zeigte einen Apparat, in den eine reduzierende Gasatmosphäre eingebaut wurde, von der angenommen wird, dass sie auf der frühen Erde existiert. Die Mischung wurde erhitzt und elektrisch aufgeladen und es bildeten sich einfache organische Moleküle. Während das Experiment von Anfang an diskutiert wurde, hatte niemand Berechnungen durchgeführt, um die frühe Erdatmosphäre vorherzusagen.
"Ich denke, diese Berechnungen wurden noch nie durchgeführt, weil sie sehr schwierig sind. Wir verwenden einen speziellen Code “, sagte Fegley, dessen Arbeit mit Schaefer an der Ausgasung von Io, Jupiters größtem Mond und vulkanischstem Körper im Sonnensystem, als Inspiration für die gegenwärtige Arbeit der frühen Erdatmosphäre diente.
Originalquelle: WUSTL-Pressemitteilung
