(NASA/JPL-Caltech) Vor über vier Milliarden Jahren, als die Erde unruhig und neu war, entstand ein seltsamer Funke Leben. Wir sind uns nicht ganz sicher, wie es passiert ist, aber Hinweise darauf es lag tief unter dem Meer, weit außerhalb der Reichweite der Sonnenstrahlen.
Wenn wir herausfinden können, wie dieser Funke entstanden ist, könnte er bei der Suche nach Leben auf fremden Welten hilfreich sein. Jetzt haben NASA-Astrobiologen die Unterwasserbedingungen nachgestellt, die zum Funken geführt haben könnten.
Einer der Hypothesen über den Ursprung des Lebens beinhaltet Tiefseemerkmale namens hydrothermale Quellen - Risse im Meeresboden, oft mit vulkanischer Aktivität verbunden , wo Wärme aus dem tiefen Erdinneren entweicht.
In den frühen Tagen der Erde, als der Planet in tödliche ultraviolette Strahlen der Sonne getaucht war, könnte Leben tief im Ozean entstanden sein, wo diese Strahlen nicht eindringen konnten. In der Nähe hydrothermaler Quellen benötigen Lebewesen keine Photosynthese – den Prozess, der dafür erforderlich ist lebenswichtig werden für die meisten Lebewesen auf der Erde.
Stattdessen verlassen sie sich dort unten auf die Chemosynthese. Die Bakterien, die sich um den Schlot herum ansammeln, nutzen chemische Energie, beispielsweise die Reaktion zwischen Schwefelwasserstoff aus dem Schlot und Sauerstoff aus dem Meerwasser um ihn herum produzieren Zuckermoleküle - Essen.
Sobald Bakterien vorhanden sind, können sich andere Tiere von ihnen und den von ihnen produzierten Nährstoffen ernähren gesamte Nahrungskette kann in der Dunkelheit gedeihen.
Und das ist aufregend, denn NASA-Forscher haben Grund zu der Annahme, dass einige der Eismonde des Sonnensystems, wie z Jupiter Europa und Saturns Enceladus könnten in den flüssigen Ozeanen unter ihren gefrorenen Krusten hydrothermale Quellen beherbergen.
Um die Bedingungen genauer zu untersuchen, bauten die Astrobiologin Laurie Barge und ihr Team im Jet Propulsion Laboratory der NASA Miniatur-Meeresböden und füllten Becher mit Mischungen, die auf der Grundlage von Fossilienfunden die Bedingungen der Urmeere nachahmen.
Sie hofften, dass diese als Brutstätten für das Wachstum von Aminosäuren dienen würden, den Bausteinen, aus denen Proteine entstehen.
„Zu verstehen, wie weit man allein mit organischen Stoffen und Mineralien kommen kann, bevor man eine echte Zelle hat, ist wirklich wichtig, um zu verstehen, aus welchen Umgebungen Leben entstehen könnte.“ sagte Barge .
„Außerdem kann die Untersuchung, wie sich Dinge wie die Atmosphäre, der Ozean und die Mineralien in den Schloten darauf auswirken, dabei helfen, zu verstehen, wie wahrscheinlich es ist, dass dies auf einem anderen Planeten passiert ist.“
Die Mischungen wurden aus Wasser, Mineralien sowie Pyruvat und Ammoniak hergestellt – zwei Molekülen kann sich unter hydrothermalen Bedingungen bilden und sind für die Bildung von Aminosäuren von entscheidender Bedeutung.
Das Team entfernte Sauerstoff aus dem Wasser, um die anoxischen Ozeane der Urerde nachzuahmen, passte den pH-Wert an, um die Alkalität zu reproduzieren, und fügte hinzu: grüner Rost ' – das Eisenhydroxid, das in den frühen Jahren der Erde so reichlich vorhanden war. Dann erhitzten sie alles auf 70 Grad Celsius (158 Grad Fahrenheit), genau wie das Wasser um eine Entlüftung.
Als sie kleine Mengen Sauerstoff in dieses Wasser injizierten, bildete sich die Aminosäure Alanin. Es produzierte auch die Alpha-Hydroxysäure Lactat, die ein Nebenprodukt von Aminosäurereaktionen ist, sich aber auch zu komplexen organischen Molekülen verbinden und so Leben entstehen lassen kann.
„Wir haben gezeigt, dass wir unter geologischen Bedingungen, die denen der frühen Erde und vielleicht auch auf anderen Planeten ähneln, aus einer einfachen Reaktion unter milden Bedingungen Aminosäuren und Alpha-Hydroxysäuren bilden können, die auch auf dem Meeresboden geherrscht hätten.“ sagte Barge .
Das Team arbeitet seit neun Jahren an dieser Untersuchung und versucht herauszufinden, wie viel Energie hydrothermale Quellen produzieren können und welche Inhaltsstoffe in ihrer Umgebung zu finden sind. Dies ist jedoch das erste Mal, dass sie eine organische Reaktion unter hydrothermalen Bedingungen beobachten konnten.
Auch die NASA war es Untersuchung tatsächlicher hydrothermaler Quellen unter dem Ozean, beproben die Gewässer um sie herum und versuchen, ein vollständigeres Bild davon zu gewinnen, wie diese Umgebungen aussehen.
Wenn es im Sonnensystem Leben gibt, das es nicht auf der Erde gibt, sind die Eismonde, die wir zuvor erwähnt haben – und ihre hypothetischen hydrothermalen Quellen – immer mehr der richtige Ort. Tatsächlich haben wir erst letztes Jahr komplexe organische Moleküle im gefunden Wolken aus salzigem Wasser Schießen aus Enceladus.
„Wir haben noch keine konkreten Beweise für Leben anderswo“ sagte Barge . „Aber das Verständnis der Bedingungen, die für die Entstehung des Lebens erforderlich sind, kann dabei helfen, die Orte einzugrenzen, an denen unserer Meinung nach Leben existieren könnte.“
Die NASA erwägt Missionen zu beiden Europa Und Enceladus , also achten Sie auf diesen Bereich.
Die Forschung des Teams wurde in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS .