Die junge Erde könnte vor etwa 4,33 Milliarden Jahren eine für die lebensvorangehende Chemie besonders günstige Phase erlebt haben.
Zu dieser Zeit sah unser Planet kaum so aus wie heute. Noch immer wurde er von zahlreichen Asteroiden und Kometen getroffen. Die heftigsten Einschläge konnten die Oberfläche stark erhitzen, Wasser verdampfen lassen und bereits vorhandene empfindliche Moleküle zerstören.
Künstlerische Rekonstruktion einer sehr jungen Erde im Hadaikum mit einer noch stark erhitzten Oberfläche.
Urheber: Jeancarlosptino / Wikimedia Commons — CC BY-SA 4.0.
Forschende haben diese Phase mit einem dreidimensionalen Computermodell rekonstruiert. Ihre Simulation umfasst eine Milliarde Jahre, zwischen 4,5 und 3,5 Milliarden Jahren vor unserer Zeit. Sie berechnet unter anderem, wie Einschläge die Erdkruste erwärmten und wie lange diese Wärme anhielt.
Anschließend verglich das Team diese Temperaturen mit jenen, die mehrere mit dem Leben verbundene Moleküle aushalten können. Dazu gehört RNA, ein Molekül, das genetische Informationen speichern kann. Eine Hypothese besagt, dass vor den ersten modernen Zellen RNA-basierte Systeme der heutigen DNA und den Proteinen vorausgegangen sein könnten.
Dem Modell zufolge machten große Einschläge bis vor etwa 4,4 Milliarden Jahren regelmäßig weite Regionen lebensfeindlich. Danach änderte sich die Situation. Die Kollisionen wurden weniger zerstörerisch, und nahe der Oberfläche konnten ausreichend kühle Bereiche bestehen bleiben. Die für eine präbiotische Chemie notwendigen Moleküle konnten dadurch länger intakt bleiben.
Künstlerische Rekonstruktion der frühen Erde, die Einschlägen und intensiver vulkanischer Aktivität ausgesetzt war.
Paradoxerweise konnten die Einschläge auch für diese Chemie interessante Orte schaffen. Wasser, das durch heiße Gesteine zirkuliert, bildet hydrothermale Systeme. Diese vereinen Wasser, Wärme und chemische Energie. Vor etwa 4,33 Milliarden Jahren dürften solche Umgebungen zahlreich gewesen sein – zu einer Zeit, als der Planet nicht mehr regelmäßig durch große Kollisionen sterilisiert wurde.
Die Ergebnisse der Forschenden zeigen, dass die physikalischen Bedingungen zu diesem Zeitpunkt Reaktionen ermöglicht haben könnten, die mit den Ursprüngen des Lebens verbunden sind und über längere Zeit bestehen konnten.
Diese Phase liegt mehr als 100 Millionen Jahre vor den Schätzungen für das Auftreten des gemeinsamen Vorfahren der heutigen Lebensformen. Damit ergibt sich ein Szenario, das vor dem Entstehen des Lebens einen beträchtlichen Zeitraum mit günstigen chemischen Bedingungen lässt.
Die Forschenden wollen nun die thermischen Modelle besser mit den möglichen chemischen Reaktionen in den alten hydrothermalen Systemen verknüpfen.