Yeryüzünde yaşam ne zaman başladı?
Paleontoloji belirtileri mi? Kayadaki kırmızı yumrular 3,7 milyar yıl önce oluşan stromatolit fosilleri olabilir. Bu katmanlı yapılar, en ilkel mikroorganizmalar tarafından yapılabilir. Doğa
Evrende kaç tane yaşam formu olduğunu, gerçekten var olup olmadıklarını ya da hayatın neden dünyada göründüğünü bilmiyoruz. Ancak en az bir iz var: hayatın dünyada ortaya çıktığı zaman.
Dünyadaki yaşamın başlangıç zamanını keşfederek, yaşamın doğuşu için gerekli koşulları öğrenebilir ve yabancı yaşamın nerede ortaya çıkabileceğini tahmin edebiliriz. Daha derin anlam, yaşamın kökeninin içsel olasılığını yargılamak için bundan bir ipucu alabilmemizdir - bu bir tür şans mı yoksa kesinlik mi? Yüz milyonlarca yıllık deneme yanılma döneminden sonra çamurda mikroplar ortaya çıkarsa, o zaman yaşamın doğuşunun zorluğu, evrende nadir olduğunu belirler; Dünya yaşanabilir hale geldikten sonra yaşam hızla ortaya çıkarsa, o zaman yaşam Doğumun kaçınılmazlığı oldukça yüksektir ve evrenin her yerinde yaşam görülebilir.
Astrobiyoloji araştırmalarına genellikle paleontoloji, jeoloji ve biyoloji rehberlik eder. Dünyadaki yaşamın kökeni ile ilgili keşifler, bu alandaki araştırma sürecini doğrudan etkileyecektir. Astrobiyoloji çalışması için zamanla ilgili iki veri çok önemlidir: Dünyanın yaşamı destekleme yeteneğini kazandığı en erken zaman ve en eski fosil veya biyolojik kalıntıların üretildiği yaş. Meteoritler 4,5 milyar yıl öncesine aittir ve yaşları güneş sistemi ve dünyanın yaşı ile yakından ilgilidir. Yeryüzünde hayatta kalan en eski mineraller Batı Avustralya'da üretilmekte olup, yaklaşık 4,4 milyar yıl önce oluşmuş, zirkon adı verilen kristallerdir. Yeryüzündeki en eski biyolojik yapıya stromatolit adı verilir ve bu yapı, sığ suda siyanobakteri katmanları katman üst üste yığılır. Tarihlendirme sonuçları, yine Batı Avustralya'dan gelen bu alg fosillerinin 3.5 milyar yıl önce oluştuğunu, Grönland'daki stromatolit örneklerinin ise 3.7 milyar yıl önce oluştuğunu gösteriyor. Siyanobakteriler zaten daha karmaşık bir yaşam formudur, bu nedenle yaşam bundan önce çok daha yaşlı bir yaşta doğmalıdır. Kayalardaki izotopik biyo-imzalar, en az 3,8 milyar yıl önce doğduklarını gösteriyor.
1970'lerin başında, Apollo'nun son aya inişi sırasında astronotlar, birkaç torba ay krateri kaya örneği topladılar. Bu örneklerde bilim adamları argonun varlığını keşfettiler. Argon bu kayalara yabancıdır; kaya katılaştığında kristal yapıya kilitlenen radyoaktif potasyum izotoplarının bozunmasının bir yan ürünüdür. Kayaçtaki argon ve potasyum izotoplarının oranı bilindiği sürece çürüme oranı bilinmekte olup, kayanın yaşı hesaplanabilmektedir.
Şaşırtıcı bir şekilde, bu kayaların çoğu 4,1 milyar ile 3,9 milyar yıl önce oluşmuştur. Bu, en büyüklerinden bazıları da dahil olmak üzere çok sayıda ay kraterinin neredeyse aynı dönemde oluştuğunu göstermektedir. Bu nedenle bilim adamları, güneş sisteminin erken tarihinin bir aşamasında, ayın yoğun asteroitler tarafından bombalandığını düşünüyorlar. Ay acı çekmişse, dünya da acı çekmiş olmalı.
Yeni analiz, yoğun göktaşı bombalama olayının hiç yaşanmamış olabileceğini gösteriyor.
Dünya aynı bombardımandan muzdarip olsaydı, karşılaştığı durum daha da kötü olurdu. Daha büyük ve daha çekici. Bu felaket olay, sözde "geç bombalama" dır - "geç" olarak adlandırılır çünkü bu, dünya şekillendikten sonra meydana gelmiştir .. Bu nedenle, bu kadar yoğun bir göktaşı bombalama olayının çoktan sona ermiş olması mantıklıdır. Ancak o dönemde en az bin yılda bir dinozorların yok olmasına neden olabilecek bir göktaşı etkisinin olacağı tahmin ediliyor. Böylesine büyük ölçekli bir etki, dünya yüzeyinin çoğunu, birikmiş olan suyu buharlaştırmaya yetecek kadar sıcak bir magma denizine dönüştürmek için yeterlidir. Bu dönemde hiçbir canlı yaşayamaz. Bir çarpma olayı varsa, o zaman Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için zaman aralığını daraltır: Dünya'da en erken 3,9 milyar yıl önce sağlam bir dayanakları olacaktır. Ancak izotop analizi ve fosil kayıtları, bunların 3.8 milyar yıl önce çok aktif olduklarını gösteriyor. Jeolojinin zaman ölçeğinde, yaşam neredeyse hemen ortaya çıktı.
Örnekleri toplayın. Apollo 17 astronotu Harrison Schmitt, daha sonra tarihleme ve kompozisyon belirleme için Dünya'ya geri getirilen ay kayası örneklerini topluyordu. NASA
Ancak birçok bilim adamının bu konuda şüpheleri var. Astronotlar tarafından toplanan ay kaya örnekleri, ay yüzeyindeki sadece küçük bir alandan geldi. Toplanma noktaları aynı olmasa da, aynı büyük etki olayından gelmeleri muhtemeldir, dolayısıyla aynı yaştadırlar. Bununla birlikte, 21. yüzyılın başında, gezegen bilim adamları, güneş sisteminin gezegenlerinin bugün bulundukları yerde oluşmamış olabileceklerini, ancak yörünge aktarımı yoluyla buraya göç ettiklerini fark etmeye başladılar. On yıl önce, Fransa'nın Nice şehrinde bulunan bir bilimsel araştırma ekibi, güneş sistemindeki gezegenlerin bugün bulundukları yere ulaşma sürecini yeniden üretebilecek etkili bir model oluşturdu. Bu süreçte, büyük gezegenler iç güneş sistemine çok sayıda asteroit getirecek ve yoğun göktaşı bombardımanı olayları yaratacaktır. Bu zarif ve hassas model birçok muhalif bile ikna etti ve ders kitabına "Geç Bombalama" da girdi.
Bu yılın Eylül ayında, Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nden iki bilim insanı olan Patrick Boehnke ve T. Mark Harrison, "geç bombalama" nın teorik temelini neredeyse yok eden bir makale yayınladı: Apollo ay kayası örneğinin çağı. Numunenin yaşını belirlemek için kullanılan argonun sıcaklığa çok duyarlı olduğuna inanıyorlar. Sıcaklık biraz yükseldiğinde, ay kayasından salınacak ve bu da ay kayasının argon içeriğini etkileyecektir. Bu tür sıcaklık değişiklikleri, çarpma noktasının yakınında meydana gelen yeni göktaşı çarpma olaylarından kaynaklanabilir ve bu, bu kayaları eritmek için kendi başlarına yeterli olmayabilir. Bununla birlikte, bu tür olayların birçok kez meydana gelmesinden sonra, ay kayasındaki genel argon içeriği önemli ölçüde değişecek ve bu da sonunda numunenin gerçekte olduğundan daha genç görünmesine neden olacaktır. Başka bir deyişle, Apollo ay kayası örneğindeki argonun potasyuma oranı, yoğun göktaşı bombalama olaylarının meydana geldiğini göstermez.
İki bilim adamı, ay kayasındaki argon içeriğinin gerçekten "geç bombalama" ile ilişkili olup olmadığını belirlemek için çeşitli olasılıkları simüle etmek için bilgisayar kullandı. Göktaşı bombardıman hızındaki yavaş ve pürüzsüz düşüşün de bunu açıklayabileceği ortaya çıktı. Kısacası, insanların Apollo Ay Kayası'nın yaşı tahminlerinde göktaşı bombardımanına çok fazla önem verdiklerini buldular. "Geç bombalama" hipotezinin teorik temeli bu olduğundan, bu yoğun göktaşı bombalama olayının hiç gerçekleşmemiş olabileceğine inanıyorlar.
Bazı bilim adamları dikkatlerini asteroit kuşağına çevirdiler, çünkü asteroitler "geç bombalama" nın hem failleri hem de kurbanlarıydı. Elde edilen kanıt belirsizdi. Vesta, asteroit kuşağındaki en büyük ikinci gezegen ve Dünya'ya düşen bazı göktaşlarıyla kesinlikle ilişkili olan tek asteroid. Arizona Eyalet Üniversitesi'nden Julia A. Cartwright ve diğerleri, Vesta'dan geldiğine inanılan göktaşlarını analiz ettikten sonra, göktaşının bir bileşeninin erimiş olduğunu keşfettiler, bu da güneş sistemi tarihinde gerçekten yoğun bir çarpışma olayı olduğunu gösteriyor gibi görünüyor. Ancak bu olay 3,4 milyar ile 3,7 milyar yıl önce meydana geldi.
Yaşanabilir bir dünyanın doğum zamanı daha önce düşündüğümüzden çok daha erken olabilir.
Ancak, İsveç'teki Lund Üniversitesi'nden Simona Pirani ve İtalya'daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü'nden Diego Turrini, Vesta'ya 2011'den 2012'ye kadar yaptığı ziyaret sırasında "Dawn" sondası tarafından elde edilen görüntü verilerini analiz ettiklerinde, Vesta'nın bir şeyin olduğunu kanıtlayabileceğini buldular. Yoğun bombalama olaylarına dair çok az işaret var. Üzerindeki kraterlerin çok azı o dönemden kaynaklandı; çoğu çok daha yakın zamanda oluştu. Vesta'nın atmosferi, okyanusları, levha faaliyeti yoktur, bu etkilerin izleri silinemez. Aslında, bombalama olsaydı, Vesta'yı asteroit kuşağından atacak kadar şiddetli olurdu. Bu nedenle, bu asteroidin varlığı, böyle bir felaketin asla yaşanmadığını kanıtlayabilir.
Stromatolit. Bu yığınlar, siyanobakteriler tarafından üretilen bir tür kireçtaşı birikintileridir. Doug Perrine
Aynı zamanda birçok jeolog ve mikrobiyolog "geç bombalama" yı sorgulamaya başladı. Olsa bile, gerçekten o kadar kötü mü? Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden Yuhito Shibaike ve Shigeru Ida ve Kyoto Üniversitesi'nden Takanori Sasaki, "geç bombalamanın" dünya yüzeyinin yalnızca% 70'ini eritebileceğine inanıyor. % 70'i oldukça fazla ama hayat hala barınak bulabilir. Norman Sleep ve Stanford Üniversitesi'nden diğerleri, eğer yaşam okyanus tabanından başlarsa ve oraya yayılırsa, onlar için en büyük tehdidin deniz suyunun buharlaşması olduğuna inanıyor. Ancak, "Geç Bombalama" çok fazla deniz suyunu kaynatmak için gereken enerjiden yoksun görünüyordu, bu nedenle Dünya'daki yaşam o zaman temizlenmemiş olabilir.
Antik zirkon kristallerinden daha fazla ilham geliyor. Zirkon üretmek için sıvı suya ihtiyaç duyar, bu yüzden göktaşı bombardımanının tüm dünya yüzeyini eritmediğini ve dünya yüzeyindeki tüm suyu buharlaştırmadığını da gösterirler.
Boehnke ve Harrison'ın söylediği doğruysa, dünyadaki yaşamın tarihini nasıl anlamalıyız?
Erken Dünya "geç bombalama" yı deneyimlemediyse ve göktaşı bombardımanının sıklığı yalnızca yavaş ve kademeli olarak azaldıysa, o zaman Dünya üzerinde daha önce düşündüğümüzden çok daha erken bir yaşam dostu ortam, 4.4 milyar gibi bir ortam üretilebilir. Yıllar önce orada olmuş olabilir. Ancak, dünyada 3,8 milyar yıl önce hayat ortaya çıktıysa, bu, yaşamın kökeninin en az birkaç yüz milyon yıl sürdüğü anlamına gelir, bu da hayatın nadirliğinin hayal gücümüzün çok ötesinde olduğu anlamına gelir.
Ancak yaşamın jeologlar ve biyologlar tarafından önceden düşünülenden daha eski olduğuna dair kanıtlar da var. Boehnke ve Harrison ve diğerleri, başka bir araştırma projesinde, zirkonda 4,1 milyar yıl öncesine kadar izlenebilen yaşam belirtileri olduğunu buldular. Öyleyse, bu, yaşamın jeolojik çağ ölçeğinde neredeyse anında ortaya çıktığı anlamına gelir. Doğa her şeyi gerektiği gibi düzenlemiyor, uygun bir ortam olduğu sürece, hayatın oluşması ve yayılması zor olmayıp, hatta ortak bir fenomendir.
Bu keşifler astrobiyolojiye yeni belirsizlikler getirdi. Onlarca yıldır, "geç bombalama" bizim için önemli bir mihenk taşı olmuştur.Güneş sisteminin evrimini ve güneş sisteminin orijinal kaostan nasıl düzenli hale geldiğini anlamamızı sağlayabilir. "Geç bombalama" yoksa, güneş sistemi evrim modelinin revize edilmesi gerekir.
Aynı zamanda yaşam formları doğru ortamda hızlı bir şekilde üretilebilirse, yaşanabilir bölgedeki her gezegende veya uyduda yaşam üretilebilir. Ortalama olarak, Samanyolu'ndaki her yıldızın bir gezegeni vardır, bu nedenle dünya dışı yaşam arayışında, neredeyse gökyüzündeki tüm yıldızlar arama hedeflerimiz olabilir. Yaşamın kökeni ender bir olaysa, teleskopu yaşamın üretmeye yetecek kadar zamana sahip olduğu eski yıldızlara doğrultmalıyız.
Orijinal: Kimberly M.S. Cartier, Jason T. Wright Derleme: Lao Sun
