Die Frage, wie das Leben auf der Erde begann, war für Wissenschaftler schon immer von großem Interesse. Genauso wichtig wie die Entstehung des Lebens ist jedoch die Frage, wann es entstanden ist. Wissenschaftler haben nicht nur herausgefunden, wie nicht lebende Elemente zusammengekommen sind, um die ersten lebenden Organismen zu bilden (ein Prozess, der als Abiogenese bekannt ist), sondern auch untersucht, wann die ersten lebenden Organismen auf der Erde erschienen.
In einer neuen Studie eines Teams kanadischer Forscher wird die Frage, wann das Leben auf der Erde entstanden ist, mit zwei Ansätzen eingeschränkt. Durch die Kombination von astrophysikalischen und geophysikalischen Beweisen mit Biosignaturen in geologischen Proben schätzen sie, dass das Leben etwa 200 bis 800 Millionen Jahre nach der Bewohnbarkeit der Erde (vor ca. 3,7 Milliarden Jahren) entstanden ist. Diese Studie könnte drastische Auswirkungen auf unser Verständnis des Lebens haben und wie lange es dauert, bis es auf erdähnlichen Planeten auftaucht.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichtAstrobiologie unter dem Titel „Einschränkung des Zeitintervalls für den Ursprung des Lebens auf der Erde“. Die Studie wurde von dem Doktoranden Ben K. D. Pearce geleitet und umfasste mehrere seiner Kollegen vom Origins Institute und der Abteilung für Physik und Astronomie der McMaster University in Hamilton, Ontario.
Für ihre Studie versuchten Pearce und seine Kollegen, einen Zeitrahmen für die Entstehung des Lebens auf der Erde zu schaffen. Wie bereits erwähnt, berücksichtigten sie einerseits astrophysikalische und geophysikalische Beweise und andererseits Biosignaturen in geologischen Proben, um Grenzen für beide zu konstruieren. Wie Pearce dem Space Magazine per E-Mail erklärte:
„Es gibt zwei Grenzen, die das Zeitintervall für den Ursprung des Lebens abgrenzen, und um jede Grenze einzuschränken, sind unterschiedliche Arten von Beweisen erforderlich. Die Bewohnbarkeitsgrenze wird durch astrophysikalische und geophysikalische Beweise eingeschränkt, z. B. die Zeitskala des mondbildenden Aufpralls und die Abkühlung des Magmamantels der Erde. Die Biosignaturgrenze wird durch verschiedene Biosignaturen wie Mikrofossilien, Stromatolithen und Kohlenstoff-13-Signaturen eingeschränkt. “
Basierend auf den astrophysikalischen und geophysikalischen Befunden konnte das Team vor 4,5 bis 3,9 Milliarden Jahren die Bewohnbarkeitsgrenze für die Erde festlegen. Sie konnten die Biosignaturgrenze enger einschränken und sie vor etwa 3,7 Milliarden Jahren auf das Vorhandensein von Stomatolithen und leichten Kohlenstoffsignaturen in Graphitkügelchen sedimentären Ursprungs setzen.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Grenzen gibt uns daher eine Vorstellung davon, wie lange es gedauert hat, bis frühe Lebensformen entstanden sind. "Die Beweise deuten darauf hin, dass es 200 bis 800 Millionen Jahre gedauert hat, bis es auf der Erde entstanden ist. Dies ist eine relativ kurze Zeitspanne, wenn man bedenkt, dass der Planet seit 4,5 bis 3,9 Milliarden Jahren bewohnbar ist und noch etwa eine Milliarde Jahre bewohnbar bleiben wird", sagte er Pearce.
Während diese Studie erhebliche Auswirkungen auf die Untersuchung des Lebens hier auf der Erde hat, ist sie noch nicht auf außersolare Planeten anwendbar. Während Schätzungen darüber, wie lange es dauert, bis Leben auf einem Planeten wie unserem auftaucht, nützlich sein können, wenn wir eines Tages „erdähnliche“ Exoplaneten untersuchen, ist unser Wissen über außersolare Planeten und Systeme derzeit zu begrenzt. Wie Pearce anzeigte:
„Leider können wir eine Untersuchung des Zeitintervalls für den Ursprung des Lebens auf der Erde nicht wirklich als Leitfaden für die Suche nach Leben auf Exoplaneten verwenden, da wir eine Stichprobengröße von n = 1 haben. Wir haben keine Ahnung, ob das Leben auf der Erde länger gedauert hat als auf einer typischen bewohnbaren Welt oder kürzer, oder ob das Leben irgendwo anders als auf der Erde entstanden ist. “
Wie Pearce hinzufügte, ist diese Übersicht jedoch sehr nützlich, um unser Verständnis des Ursprungs des Lebens auf der Erde zu verbessern. „Zum Beispiel können 200 Millionen Jahre eine notwendige Zeit für die chemische Synthese sein, um den großen, zufälligen, nicht funktionierenden Biopolymer-Sequenzraum zu erkunden. Erst nach dieser langen „Such- und Wartezeit“ konnte möglicherweise eine kleine stabile Gruppe von Replikatoren auf der frühen Erde eingerichtet werden. “
In den kommenden Jahren werden Instrumente der nächsten Generation die Charakterisierung von Exoplaneten wie nie zuvor ermöglichen. Mit zusätzlichen Forschungen könnten wissenschaftliche Schätzungen verfügbar werden, wann Leben auf verschiedenen erdähnlichen Exoplaneten entstanden sein könnte. Bis dahin ist es beruhigend zu wissen, dass wir uns der Bestimmung nähern, wie und wann das Leben auf der Erde entstanden ist.
