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Süßwasser und die lebensnotwendigen Bedingungen erschienen auf der Erde eine halbe Milliarde Jahre früher als erwartet

Bildnachweis: Ein Zirkonkristall unter dem Mikroskop. Hugo Olierook/Curtin University

Wir brauchen zwei Zutaten, damit Leben auf einem Planeten entstehen kann: trockenes Land und (Süß-)Wasser. Streng genommen muss das Wasser nicht frisch sein, aber Süßwasser gibt es nur an Land.

Nur wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, können Sie die Bausteine ​​des Lebens, Aminosäuren und Nukleinsäuren, in greifbares Bakterienleben umwandeln, das den Beginn des Evolutionszyklus einläutet.

Das älteste in unseren fragmentierten Gesteinen verbliebene Leben auf der Erde ist 3,5 Milliarden Jahre alt. Einige chemische Daten zeigen, dass es sogar 3,8 Milliarden Jahre alt sein könnte. Wissenschaftler haben spekuliert, dass das Leben noch älter sein könnte, aber wir haben keine Aufzeichnungen darüber.

Unsere neue Studie veröffentlicht in Natürliche Geowissenschaften liefert den ersten Beweis für die Existenz von Süßwasser und trockenem 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 Hinweise darauf, wie wir entstanden sind.

Wasser und Erde: die Essenzen des Lebens

Stellen Sie sich vor, Sie betreten eine Zeitmaschine und reisen vor 4 Milliarden Jahren zurück. Wenn die Zifferblätter anhalten, blicken Sie hinaus und sehen einen riesigen Ozean um sich herum. Nicht blau, wie Sie es kennen, sondern braun mit darin gelöstem Eisen und anderen Mineralien. Wenn Sie in den Himmel schauen, ist er dunkelorange, mit Kohlendioxidsmog und regelmäßigen Blitzen einfallender Meteore. Unwirtlich für das Leben.

Wissenschaftlern zufolge sah die Erde vor 4 Milliarden Jahren so aus. Aber ist es passiert?

Wenn Sie alle Hoffnung auf Leben aufgeben, sehen Sie sie am Horizont: die Erde. Wenn Sie die Zeitmaschine in den Reisemodus versetzen, fliegen Sie über diese Fläche freigelegter Felsen und Land.

Schnell merkt man, dass man auf eine Vulkaninsel gelaufen ist, an deren Rändern Lava ergießt. Man spürt aber auch Regentropfen auf der Nase und sieht, wie sich Wasser in kleinen Pfützen am Fuße des Vulkans ansammelt. Nehmen Sie vorsichtig Ihre Hände und probieren Sie … es ist frisch. Der erste Beweis dafür, dass es auf der Erde Süßwasser gab, stammt aus der Zeit vor mindestens 4 Milliarden Jahren.

Süßwasser und Land gehen Hand in Hand. Wenn alles Land unter Wasser liegt, gibt es nur Salz- und Meerwasser. Dies liegt daran, dass Salzwasser unter die Erde eindringen möchte, ein Phänomen, das als Meerwasserintrusion bezeichnet wird.

Wenn Sie also Süßwasser finden können, benötigen Sie trockenes Land – und zwar über eine einigermaßen große Fläche.

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

Süßwasser unterscheidet sich natürlich stark von Meerwasser, aber woher wissen Sie, ob eines oder beide auf der Erde vorhanden waren, wenn Sie nicht tatsächlich in einer Reisemaschine in die Vergangenheit reisen können?

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

Um unseren Planeten in den ersten 500 Millionen Jahren wirklich zu verstehen, müssen wir nach Kristallen suchen, die einst aus älteren Gesteinen entstanden und schließlich in jüngeren Gesteinen abgelagert wurden.

Im Gegensatz zu Gesteinen sind die ältesten erhaltenen Kristalle 4,4 Milliarden Jahre alt. Und die meisten dieser sehr alten Kristalle stammen von nur einem Ort auf der Erde: den Jack Hills im Mittleren Westen von Westaustralien.

Genau dorthin sind wir gegangen. Wir haben mehr als tausend Kristalle eines Minerals namens Zirkon datiert, das für seine extreme Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterungseinflüssen und Veränderungen bekannt ist.

Dies ist sehr wichtig, da im Laufe von Milliarden von Jahren viele nachfolgende Prozesse das primäre chemische Signal löschen können, als sich die Kristalle ursprünglich bildeten. Die meisten anderen Arten von Mineralien lassen sich viel einfacher modifizieren, ein Prozess, der ihre ursprüngliche Chemie zerstören würde und uns keine Hinweise auf die tiefe Vergangenheit der Erde liefern würde.

Wirklich uraltes Getreide

Unsere Arbeit zeigt, dass etwa 10 % aller von uns analysierten Kristalle älter als 4 Milliarden Jahre waren. Das scheint vielleicht nicht viel zu sein, aber im Vergleich zu anderen Orten auf der Welt handelt es sich um eine riesige Menge an sehr altem Getreide.

Um festzustellen, ob diese Körner einen Süßwasserrekord aufwiesen, verwendeten wir winzige Ionenstrahlen auf diesen datierten Zirkonkörnern, um das Verhältnis von schwererem zu leichterem Sauerstoff zu messen. Es wird angenommen, dass dieses Verhältnis, Sauerstoffisotopenverhältnis genannt, bei Meerwasser über die Zeit nahezu konstant ist, bei Süßwasser jedoch viel geringer ist.

Es ist offensichtlich, dass ein kleiner Teil der Zirkonkristalle von vor 4 Milliarden Jahren eine sehr leichte Signatur aufwies, die nur durch die Wechselwirkung von Süßwasser und Gestein entstanden sein konnte.

Zirkon ist äußerst resistent gegen Veränderungen. Damit Jack Hills Zirkon diese leichte Sauerstoffsignatur erreichen konnte, musste das durch Süßwasser veränderte Gestein schmelzen und dann wieder erstarren, um unserem Zirkon die leichte Sauerstoffisotopensignatur zu verleihen.

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

Ob das Leben auch so früh in der Erdgeschichte begann, ist eine Frage, über die wir noch nicht sicher sein können. Aber wir haben zumindest Beweise für den Ursprung des Lebens auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren gefunden, also zu einem extrem frühen Zeitpunkt in der 4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte unseres Planeten.

Mehr Informationen:
Hamed Gamaleldien et al, Beginn des Wasserkreislaufs der Erde vor vier Milliarden Jahren oder früher, Natürliche Geowissenschaften (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01450-0

Bereitgestellt von The Conversation

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.Die Unterhaltung

Zitat: Studie zeigt, dass Süßwasser und wichtige Lebensbedingungen eine halbe Milliarde Jahre früher als erwartet auf der Erde erschienen (8. Juni 2024), abgerufen am 8. Juni 2024 von https://phys.org/news/2024-06-fresh-key- Bedingungen-vie-terre.html

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By rb8jg

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