Studie zeigt, dass Süßwasser und wichtige Voraussetzungen für Leben auf der Erde eine halbe Milliarde Jahre früher entstanden sind als gedacht

Damit Leben auf einem Planeten entstehen kann, brauchen wir zwei Zutaten: trockenes Land und (Süß-)Wasser. Streng genommen muss das Wasser nicht süß sein, aber Süßwasser kann nur auf trockenem Land vorkommen.

Nur wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, können die Bausteine ​​des Lebens, Aminosäuren und Nukleinsäuren, in greifbares bakterielles Leben umgewandelt werden, das den Beginn des Evolutionszyklus einläutet.

Das älteste Leben auf der Erde, das in unseren fragmentarischen Gesteinsaufzeichnungen übrig geblieben ist ist 3,5 Milliarden Jahre altund einige chemische Daten zeigen, dass es sogar 3,8 Milliarden Jahre altWissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass das Leben vielleicht sogar noch älter ist, doch dafür gibt es keine Belege.

Unsere neue Studie veröffentlicht in Naturgeowissenschaften liefert den ersten Beweis für Süßwasser und trockenes Land auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren. Zu wissen, wann die Wiege des Lebens – Wasser und Land – erstmals auf der Erde erschien, liefert letztlich Hinweise darauf, wie wir entstanden sind.

Wasser und Land: Die Essenzen des Lebens

Stellen Sie sich vor, Sie steigen in eine Zeitmaschine und reisen 4 Milliarden Jahre zurück. Während die Zeiger surrend zum Stillstand kommen, sehen Sie hinaus und sehen einen riesigen Ozean um sich herum. Nicht blau, wie Sie ihn kennen, sondern braun von Eisen und anderen gelösten Mineralien. Sie blicken in den Himmel und er ist dunkelorange, mit einer Kohlendioxydwolke und regelmäßigen Blitzen herannahender Meteoriten. Unwirtlich für Leben.

So sah die Erde nach Ansicht von Wissenschaftlern vor 4 Milliarden Jahren aus. Aber hat sie das tatsächlich getan?

Gerade als Sie alle Hoffnung auf Leben aufgeben, entdecken Sie es am Horizont: Land. Sie schalten die Zeitmaschine in den Reisemodus, fliegen über diese Weite aus aufgetauchtem Gestein und landen.

Schnell wird Ihnen klar, dass Sie eine Vulkaninsel betreten haben, über deren Flanken Lava sprudelt. Aber Sie spüren auch Regentropfen auf Ihrer Nase und sehen, wie sich Wasser in kleinen Pfützen am Fuße des Vulkans sammelt. Vorsichtig formen Sie Ihre Hände mit einer Schale und probieren … es ist frisch. Der erste Beweis, dass es auf der Erde Süßwasser gab, zumindest vor 4 Milliarden Jahren.

Süßwasser und an Land liegendes Land gehen Hand in Hand. Wenn alles Land unter Wasser liegt, kann es nur salziges Meerwasser geben. Dies liegt daran, dass Salzwasser unter das Land vordringen will, ein Phänomen, das als Meerwasserintrusion bekannt ist.

Wer also Süßwasser findet, muss über trockenes Land verfügen – und zwar über eine ausreichend große Fläche.

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

Süßwasser unterscheidet sich stark von Meerwasser. Das ist doch klar, sagen Sie jetzt vielleicht, aber woher wissen Sie, ob eines oder beide Wasserarten auf der Erde vorhanden waren, wenn Sie nicht mit einer Zeitmaschine in die Vergangenheit reisen können?

Die Antwort liegt in den Gesteinsaufzeichnungen und chemischen Signalen, die in dieser Zeitkapsel konserviert sind. Die Erde ist etwas über 4,5 Milliarden Jahre alt, und die ältesten Gesteine, die Wissenschaftler gefunden haben, sind nur etwas älter als 4 Milliarden Jahre.

Um unseren Planeten in den ersten 500 Millionen Jahren wirklich zu verstehen, müssen wir uns Kristallen zuwenden, die einst aus älterem Gestein stammten und schließlich in jüngerem Gestein abgelagert wurden.

Im Gegensatz zu Gesteinen stammen die ältesten erhaltenen Kristalle aus bis zu 4,4 Milliarden JahreUnd der Großteil dieser superalten Kristalle stammt von einem Ort der Erde: den Jack Hills im Mittleren Westen Westaustraliens.

Und genau das haben wir getan. Wir haben über tausend Kristalle eines Minerals namens Zirkon datiert, das für seine extreme Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung und Veränderungen bekannt ist.

Das ist ziemlich wichtig, denn im Laufe von Milliarden von Jahren können viele spätere Prozesse das primäre chemische Signal löschen, das bei der Entstehung der Kristalle entstand. Die meisten anderen Mineralarten lassen sich viel leichter verändern, ein Prozess, der ihre ursprüngliche Chemie auslöschen und uns keine Hinweise auf die tiefe Vergangenheit der Erde liefern würde.

Wirklich alte Getreidesorten

Unsere Arbeit zeigt, dass etwa 10 % aller von uns analysierten Kristalle älter als 4 Milliarden Jahre waren. Das mag wenig erscheinen, aber im Vergleich zu anderen Orten auf der Welt ist das eine enorme Menge an superalten Körnern.

Um herauszufinden, ob diese Körner Süßwasser enthalten, haben wir winzige Ionenstrahlen auf diese datierten Zirkonkörner gerichtet, um das Verhältnis von schwererem zu leichterem Sauerstoff zu messen. Dieses Verhältnis, bekannt als Sauerstoffisotopenverhältnis, ist bei Meerwasser vermutlich im Laufe der Zeit nahezu konstant, bei Süßwasser jedoch viel geringer.

Auffällig war, 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 extrem widerstandsfähig gegen Veränderungen. Damit der Zirkon von Jack Hills diese leichte Sauerstoffsignatur erhielt, musste das durch Süßwasser veränderte Gestein schmelzen und dann wieder erstarren, um unserem Zirkon die leichte Sauerstoffisotopensignatur zu verleihen.

Folglich musste es auf der Erde schon vor 4 Milliarden Jahren Süßwasser gegeben haben.

Ob das Leben auch so früh in der Erdgeschichte begann, können wir noch nicht mit Sicherheit sagen. Aber wir haben zumindest Beweise dafür gefunden, dass die Wiege des Lebens auf der Erde irgendwann vor 4 Milliarden Jahren entstand – also extrem früh in der 4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte unseres Planeten.

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