Vor ungefähr 2,4 Milliarden Jahren erlebte die Erdatmosphäre eine große Veränderung, die als „großes Oxidationsereignis“ bekannt ist. Jetzt verwenden Forscher des New Yorker Zentrums für Astrobiologie am Rensselaer Polytechnic Institute einige der ältesten bekannten Mineralien, um zu verstehen, was etwa fünf Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde geschehen sein könnte.
Zum größten Teil haben Wissenschaftler angenommen, dass die Atmosphäre der frühen Erde von schädlichem Methan, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff und Ammoniak dominiert wurde. Diese stark reduzierte Mischung führt zu einer begrenzten Menge an Sauerstoff und hat zu einer Vielzahl von Theorien darüber geführt, wie das Leben in einer solch feindlichen Umgebung begonnen haben könnte. Bei näherer Betrachtung der alten Mineralien auf Oxidationsniveaus haben Wissenschaftler von Rensselaer jedoch bewiesen, dass die Atmosphäre auf der frühen Erde überhaupt nicht so war… sondern reichlich Wasser, Kohlendioxid und Schwefeldioxid enthielt.
"Wir können jetzt mit einiger Sicherheit sagen, dass viele Wissenschaftler, die die Ursprünge des Lebens auf der Erde untersuchen, einfach die falsche Atmosphäre ausgewählt haben", sagte Bruce Watson, Institutsprofessor für Wissenschaft bei Rensselaer.
Wie können sie so sicher sein? Ihre Ergebnisse hängen von der Theorie ab, dass die Erdatmosphäre vulkanisch gebildet wurde. Jedes Mal, wenn Magma an die Oberfläche fließt, setzt es Gase frei. Wenn es nicht oben ankommt, interagiert es mit den umliegenden Felsen, wo es abkühlt und zu einer eigenständigen Felsablagerung wird. Diese Ablagerungen - und ihre elementare Konstruktion - ermöglichen es der Wissenschaft, ein genaues Porträt der Bedingungen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung zu zeichnen.
"Die meisten Wissenschaftler würden argumentieren, dass diese Ausgasung aus Magma der Hauptinput in die Atmosphäre war", sagte Watson. "Um die Natur der Atmosphäre" am Anfang "zu verstehen, mussten wir bestimmen, welche Gasspezies in den Magmen enthalten sind, die die Atmosphäre versorgen."
Eine der wichtigsten Magmakomponenten ist Zirkon - ein Mineral, das fast so alt ist wie die Erde. Durch die Bestimmung der Oxidationsniveaus der Magmen, die diese alten Zirkone gebildet haben, können Wissenschaftler ableiten, wie viel Sauerstoff in die Atmosphäre freigesetzt wurde.
"Durch die Bestimmung des Oxidationszustands der Magmen, die Zirkon erzeugt haben, können wir dann die Arten von Gasen bestimmen, die schließlich in die Atmosphäre gelangen", sagte der Studienleiter Dustin Trail, ein Postdoktorand am Zentrum für Astrobiologie.
Um ihre Arbeit zu ermöglichen, kochte das Team Magma in einem Labor - was zur Schaffung eines Oxidationsmessgeräts führte, mit dem sie ihre künstlichen Proben mit natürlichen Zirkonen vergleichen konnten. Ihre Studie beinhaltete auch ein wachsames Auge für ein Seltenerdmetall namens Cer, das in zwei Oxidationsstufen existieren kann. Durch die Exposition von Cer in Zirkon kann das Team sicher sein, dass die Atmosphäre nach ihrer Entstehung stärker oxidiert wurde. Diese neuen Erkenntnisse deuten auf einen atmosphärischen Zustand hin, der eher unseren heutigen Bedingungen ähnelt. Sie bilden die Grundlage für einen neuen Ausgangspunkt, auf dem die Anfänge des Lebens auf der Erde basieren können.
"Unser Planet ist die Bühne, auf der sich das ganze Leben abgespielt hat", sagte Watson. "Wir können nicht einmal anfangen, über das Leben auf der Erde zu sprechen, bis wir wissen, was diese Phase ist. Und die Sauerstoffbedingungen waren von entscheidender Bedeutung, da sie die Arten der organischen Moleküle beeinflussen, die gebildet werden können. “
Während „das Leben, wie wir es kennen“ stark von Sauerstoff abhängt, ist unsere derzeitige Atmosphäre wahrscheinlich nicht das ideale Modell für das Laichen des Urlebens. Es ist wahrscheinlicher, dass eine methanreiche Atmosphäre "ein viel größeres biologisches Potenzial hat, um von anorganischen Verbindungen zu lebenserhaltenden Aminosäuren und DNA zu springen". Dies lässt die Tür für alternative Theorien wie Panspermie weit offen. Aber verkaufen Sie die Ergebnisse des Teams nicht zu kurz. Sie enthüllen immer noch den Beginn der Gase hier auf der Erde, auch wenn sie das Rätsel des großen Oxidationsereignisses nicht lösen.
Quelle der Originalgeschichte: Pressemitteilung des Rensselaer Polytechnic Institute.
