(Josep Castells/Unsplash) Vor fast 4 Milliarden Jahren auf der Erde gestanden hätte ein unglaublich heißes , verzweifelte Einsamkeit und sehr kurze Erfahrung – ohne Sauerstoff. Nun deuten neue Forschungsergebnisse darauf hin, dass es weniger gewesen wäre Blitz auch in der heutigen Zeit.
Dies könnte sich auf alle Hypothesen auswirken, die darauf hindeuten, dass Blitze an der Entstehung des frühesten Lebens beteiligt gewesen sein könnten auf unserem Planeten . Wenn Blitzeinschläge auf der frühen Erde tatsächlich seltener waren als bisher angenommen, beeinflusst dies diese Berechnungen.
Um tiefer zu graben, untersuchten die Forscher, wie sich Streamer-Entladungen – die Funken, die Blitze auslösen – in einer Atmosphäre gebildet haben könnten, die reich an Kohlendioxid und molekularem Stickstoff ist, wie man heute von der Atmosphäre der Urerde ausgeht.
„Grundsätzlich braucht man in der stickstoff- und kohlenstoffreichen Atmosphäre stärkere elektrische Felder, damit eine Entladung ausgelöst wird“, sagt der Physiker Christoph Köhn von der Technischen Universität Dänemark.
Kettenreaktionen beschleunigender und kollidierender Elektronen, bekannt als Elektronenlawinen sind für Streamer-Entladungen von entscheidender Bedeutung, und wie sich Elektronen verhalten, hängt von den atmosphärischen Bedingungen ab, weshalb diese neu entdeckte Diskrepanz entsteht.
Erschwerend kommt hinzu, dass wir nicht genau wissen, wie die Atmosphäre der frühen Erde aussah. Dabei nutzten die Wissenschaftler zunächst die Kohlendioxid- und Stickstoff-Hypothese in den 1990er Jahren vorgebracht vom Geowissenschaftler James Kasting.
Ein älterer Vorschlag von Stanley Miller und Harold Urey, in den 1950er Jahren veröffentlicht legt nahe, dass Methan und Ammoniak während der ersten Milliarde Jahre der Erde tatsächlich in der Atmosphäre vorherrschten.
Es waren Miller und Urey, die durch Experimente in gasgefüllten Kolben erstmals die Idee vorbrachten, dass Blitze die Bausteine des Lebens auf der Erde bilden könnten, doch in den letzten Jahren begann sich das Denken über die damalige atmosphärische Zusammensetzung zu ändern.
„Unsere Simulationen zeigen, dass Entladungen in der Miller-Urey-Mischung bei niedrigeren Feldern beginnen als in Kastings Mischung und teilweise auf der modernen Erde, was darauf hindeutet, dass Entladungen in der Atmosphäre der alten Erde möglicherweise schwieriger auszulösen waren als bisher angenommen“, schreiben sie Forscher im neuen Papier .
Das alles bedeutet, dass der Prozess der Produktion und des Aufbaus der lebenswichtigen präbiotischen Moleküle durch Blitzeinschläge länger gedauert hätte, wenn die jüngsten Vorstellungen über die Atmosphäre der frühen Erde richtig wären.
Die Forscher quantifizieren nicht genau, wie lange es noch dauert; Sie haben nur eine der frühesten Phasen im Prozess der Blitzentstehung modelliert, und es gibt noch viele Unbekannte. Sie sagen jedoch, dass die Schwankungen „potenziell einen großen Unterschied“ in der Häufigkeit von Blitzeinschlägen machen könnten.
Hier gibt es noch viel zu tun, beispielsweise die Ausweitung des Forschungsumfangs auf den gesamten Blitzeinschlagsprozess und die Hinzufügung weiterer Modelle der atmosphärischen Chemie. Letztendlich sind wir immer noch auf der Suche nach Antworten auf die größten Fragen.
„Wenn Blitzentladungen für die Produktion präbiotischer Moleküle verantwortlich waren, ist es wichtig, ein sehr gutes theoretisches Verständnis darüber zu erlangen, was passiert ist.“ sagt Köhn .
„Die große Frage ist immer noch: Wo kommen all diese präbiotischen Moleküle her?“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe .