Forscher haben die chemischen Fingerabdrücke von Zink in Meteoriten genutzt, um den Ursprung flüchtiger Elemente auf der Erde zu bestimmen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es ohne „ungeschmolzene“ Asteroiden möglicherweise nicht genug dieser Verbindungen auf der Erde gegeben hätte, damit Leben entstehen könnte.
Flüchtige Stoffe sind Elemente oder Verbindungen, die sich bei relativ niedrigen Temperaturen in Dampf verwandeln. Dazu gehören die sechs häufigsten Elemente, die in lebenden Organismen vorkommen, sowie Wasser. Das in Meteoriten enthaltene Zink hat eine einzigartige Zusammensetzung, die zur Identifizierung der Quellen flüchtiger Stoffe auf der Erde verwendet werden kann.
Die Forscher der Universität Cambridge und des Imperial College London haben zuvor herausgefunden, dass das Zink der Erde aus verschiedenen Teilen unseres Sonnensystems stammt: Etwa die Hälfte stammte von jenseits des Jupiter und die andere Hälfte stammte näher an der Erde.
„Eine der grundlegendsten Fragen zum Ursprung des Lebens ist, woher die Materialien kommen, die wir für die Entwicklung des Lebens benötigen“, sagte Dr. Rayssa Martins vom Department of Earth Sciences in Cambridge. „Wenn wir verstehen können, wie diese Materialien auf die Erde kamen, könnte uns das Hinweise darauf geben, wie das Leben hier entstand und wie es anderswo entstehen könnte.“
Planetesimale sind die Hauptbausteine von Gesteinsplaneten wie der Erde. Diese kleinen Körper entstehen durch einen Prozess namens Akkretion, bei dem Partikel um einen jungen Stern herum zusammenkleben und immer größere Körper bilden.
Aber nicht alle Planetesimale sind gleich. Die frühesten Planetesimale, die sich im Sonnensystem bildeten, waren einer hohen Radioaktivität ausgesetzt, die dazu führte, dass sie schmolzen und ihre flüchtigen Bestandteile verloren. Einige Planetesimale entstanden jedoch, nachdem diese Radioaktivitätsquellen größtenteils erloschen waren, was ihnen half, den Schmelzprozess zu überleben und mehr ihrer flüchtigen Bestandteile zu bewahren.
In einer Studie veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftliche FortschritteMartins und ihre Kollegen untersuchten die verschiedenen Formen von Zink, die von diesen Planetesimalen auf die Erde gelangten.
Die Forscher maßen den Zinkgehalt einer großen Probe von Meteoriten, die von verschiedenen Planetesimalen stammten, und nutzten diese Daten, um zu modellieren, wie die Erde an ihr Zink gelangte, indem sie den gesamten Zeitraum der Akkretion der Erde verfolgten, der mehrere zehn Millionen Jahre dauerte.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass diese „geschmolzenen“ Planetesimale zwar etwa 70 % der Gesamtmasse der Erde ausmachten, aber nur etwa 10 % ihres Zinks lieferten.
Dem Modell zufolge stammte der Rest des Zinks auf der Erde aus Materialien, die nicht schmolzen und ihre flüchtigen Elemente verloren. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass ungeschmolzene oder „primitive“ Materialien eine wesentliche Quelle flüchtiger Stoffe für die Erde waren.
„Wir wissen, dass die Entfernung zwischen einem Planeten und seinem Stern ein entscheidender Faktor bei der Schaffung der notwendigen Bedingungen ist, damit dieser Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche halten kann“, sagte Martins, der Hauptautor der Studie. „Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass es keine Garantie dafür gibt, dass Planeten die richtigen Materialien enthalten, um überhaupt über genügend Wasser und andere flüchtige Stoffe zu verfügen – unabhängig von ihrem physikalischen Zustand.“
Die Fähigkeit, Elemente über Millionen oder sogar Milliarden Jahre der Evolution hinweg aufzuspüren, könnte ein wichtiges Instrument bei der Suche nach Leben anderswo sein, beispielsweise auf dem Mars oder auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
„Ähnliche Bedingungen und Prozesse sind wahrscheinlich auch in anderen jungen Planetensystemen“, sagte Martins. „Die Rolle, die diese verschiedenen Materialien bei der Bereitstellung flüchtiger Stoffe spielen, sollten wir im Auge behalten, wenn wir anderswo nach bewohnbaren Planeten suchen.“
Weitere Informationen:
Rayssa Martins et al., Primitive Asteroiden als Hauptquelle terrestrischer flüchtiger Stoffe, Wissenschaftliche Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado4121. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado4121