Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Süßwasser und die Grundvoraussetzungen für Leben eine halbe Milliarde Jahre früher auf der Erde entstanden als angenommen

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Süßwasser und die Grundvoraussetzungen für Leben eine halbe Milliarde Jahre früher auf der Erde entstanden als angenommen

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Bildnachweis: Zirkonkristall unter dem Mikroskop. Hugo Ollerock/Curtin University

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Bildnachweis: Zirkonkristall unter dem Mikroskop. Hugo Ollerock/Curtin University

Wir brauchen zwei Zutaten, um Leben auf dem Planeten zu beginnen: trockenes Land und (Süß-)Wasser. Streng genommen muss das Wasser nicht frisch sein, Süßwasser kann es jedoch nur auf dem Trockenen geben.

Nur wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, können die Bausteine ​​des Lebens, Aminosäuren und Nukleinsäuren, in greifbares bakterielles Leben umgewandelt werden, das den Beginn des Evolutionszyklus einläutet.

Das älteste Leben auf der Erde ist in unseren fragmentarischen Gesteinsaufzeichnungen erhalten geblieben Es ist 3,5 Milliarden Jahre altwobei einige chemische Daten zeigen, dass dies der Fall sein könnte Es ist bis zu 3,8 Milliarden Jahre alt. Wissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass das Leben älter sein könnte, aber wir haben keine Beweise dafür, dass dies wahr ist.

Unsere neue Studie Veröffentlicht in Natürliche Erdwissenschaften Es liefert den ersten Beweis für Süßwasser und trockenes Land auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren. Zu wissen, wann die Wiegen des Lebens – Wasser und Land – zum ersten Mal auf der Erde erschienen, liefert letztendlich Hinweise darauf, wie wir entstanden sind.

Wasser und Erde: die Essenz des Lebens

Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Zeitmaschine betreten und wären vor 4 Milliarden Jahren zurückgekehrt. Wenn die Scheiben anhalten, schauen Sie hinaus und sehen einen riesigen Ozean um Sie herum. Es ist nicht blau, wie Sie es kennen, sondern braun mit Eisen und anderen gelösten Mineralien. Wenn Sie in den Himmel blicken, ist er dunkelorange, mit Kohlendioxidsmog und regelmäßigen Blitzen einfallender Meteore. Unwirtlich für das Leben.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Erde vor vier Milliarden Jahren so aussah. Aber hast du es getan?

Gerade als du alle Hoffnung auf ein Leben aufgibst, erblickst du sie am Horizont: die Erde. Indem Sie die Zeitmaschine in den Reisemodus versetzen, fliegen Sie über diese Fläche aus hervorstehenden Felsen und Land.

Sie werden schnell merken, dass Sie sich auf einer Vulkaninsel befinden, an deren Seiten Lava herunterfließt. Aber Sie spüren auch Regentropfen auf Ihrer Nase und bemerken, dass sich Wasser in kleinen Pfützen am Fuß des Vulkans sammelt. Vorsichtig greifen Sie hinein und probieren es…es ist frisch. Der erste Nachweis von Süßwasser auf der Erde erfolgte vor mindestens 4 Milliarden Jahren.

Süßwasser und neu entstehendes Land gehen Hand in Hand. Wenn die ganze Erde unter Wasser wäre, gäbe es nur salziges Meerwasser. Dies liegt daran, dass Salzwasser unter die Erde kriechen möchte, ein Phänomen, das als Meerwasserversickerung bekannt ist.

Wenn Sie also Süßwasser finden, müssen Sie über trockenes Land und eine einigermaßen große Fläche davon verfügen.

Woher wissen wir, dass es auf der frühen Erde Süßwasser und Land gab?

Süßwasser unterscheidet sich stark vom Meerwasser. Offensichtlich könnte man sagen, aber woher wissen Sie, ob eines oder beide auf der Erde existieren, wenn Sie nicht tatsächlich in einer Zeitmaschine zurückkehren können?

Die Antwort liegt in den Gesteinsaufzeichnungen und den chemischen Signalen, die in dieser Zeitkapsel aufbewahrt werden. Die Erde ist etwas mehr als 4,5 Milliarden Jahre alt und die ältesten Gesteine, die Wissenschaftler entdeckt haben, sind etwas mehr als 4 Milliarden Jahre alt.

Um unseren Planeten in seinen ersten 500 Millionen Jahren wirklich zu verstehen, müssen wir uns Kristallen zuwenden, die einst aus alten Gesteinen stammten und sich schließlich in jüngeren Gesteinen ablagerten.

Im Gegensatz zu Gesteinen reichen die ältesten erhaltenen Kristalle viel weiter zurück Schon vor 4,4 Milliarden Jahren. Der Großteil dieser ultraalten Kristalle stammt von einem Ort auf der Erde: den Jack Hills im Mittleren Westen Westaustraliens.

Und genau dorthin sind wir gegangen. Wir haben mehr als tausend Kristalle eines Minerals namens Zirkon datiert, das für seine extreme Witterungs- und Veränderungsbeständigkeit bekannt ist.

Dies ist sehr wichtig, da im Laufe von Milliarden von Jahren viele nachfolgende Prozesse das ursprüngliche chemische Signal bei der Kristallbildung auslöschen können. Die meisten anderen Arten von Mineralien lassen sich leicht verändern, ein Prozess, der ihre ursprüngliche Chemie zerstören würde und uns keinen Hinweis auf die tiefe Vergangenheit der Erde liefern würde.

Wirklich uralte Körner

Unsere Arbeit zeigt, dass etwa 10 % aller von uns analysierten Kristalle mehr als 4 Milliarden Jahre alt waren. Das mag klein erscheinen, aber im Vergleich zu anderen Orten auf der Welt handelt es sich um eine riesige Menge an sehr altem Getreide.

Um herauszufinden, ob diese Körner einen Süßwasser-Rekord enthielten, verwendeten wir kleine Ionenstrahlen auf datierten Zirkonkörnern, um das Verhältnis von schwererem zu leichterem Sauerstoff zu messen. Es wird angenommen, dass dieses Verhältnis, das als Sauerstoffisotopenverhältnis bekannt ist, bei Meerwasser im Laufe der Zeit annähernd konstant ist, bei Süßwasser jedoch viel geringer ist.

Offensichtlich hatte ein kleiner Teil der Zirkonkristalle von vor 4 Milliarden Jahren einen sehr leichten Abdruck, der nur durch die Wechselwirkung von Süßwasser und Gestein entstanden sein konnte.

Zirkon ist sehr widerstandsfähig gegen Veränderungen. Damit der Zirkon in Jack Hills diese leichte Sauerstoffsignatur aufwies, mussten die durch Süßwasser veränderten Gesteine ​​schmelzen und dann wieder erstarren, um die leichte Sauerstoffisotopensignatur auf unseren Zirkon zu übertragen.

Somit muss es vor 4 Milliarden Jahren Süßwasser auf der Erde gegeben haben.

Ob das Leben auch schon sehr früh in der Erdgeschichte begann, ist eine Frage, über die wir noch nicht sicher sein können. Aber wir haben zumindest Beweise dafür gefunden, dass die Wiege des Lebens auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren entstanden ist, was sehr früh in der 4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte unseres Planeten liegt.

Mehr Informationen:
Hamed Gamal El-Din und andere, der Beginn des Wasserkreislaufs der Erde vor vier Milliarden Jahren oder früher, Natürliche Erdwissenschaften (2024). doi: 10.1038/s41561-024-01450-0

Informationen zum Magazin:
Natürliche Erdwissenschaften


Siehe auch  Der Marsrover der NASA wird vor einem historischen Flug von einem Ingenuity-Hubschrauber abgeschossen

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