Eine mikrometergroße Ansicht sehr primitiver Organismen. Bildnachweis: Eric Erbe, Digital Colorization von Christopher Pooley, beide USDA, ARS, EMU.

Wurde die Erde schon mit Leben darauf geboren?

Gab es Leben, das nicht auf der Erde entstand, schon vor der Entstehung unseres Planeten im Weltraum?

„Wenn Sie morgens aufstehen, denken Sie daran, was für ein kostbares Privileg es ist, am Leben zu sein - zu atmen, zu denken, zu genießen, zu lieben.“ –Marcus Aurelius

Wenn Sie einen Fachmann - einen Biologen, einen Fossilienjäger oder einen Geologen - fragen, wie alt das Leben auf der Erde in den 1970er Jahren war, erhalten Sie eine sehr sorgfältige Antwort "Ich weiß nicht". Als wir vor dem Aufstieg der Säugetiere, vor Vögeln, Dinosauriern, Reptilien, Fischen, Krebstieren oder sogar Seesternen und Quallen zurückgingen, wussten wir, dass die Erde vor der kambrischen Explosion vor etwa 500 bis 600 Millionen Jahren bewohnt war. Wir wussten, dass wir ein lebender Planet sind, aber die Beweise dafür waren sehr rar. Während die letzten etwa eine halbe Milliarde Jahre einen sehr reichen Fossilienbestand liefern, ist die Art und Weise, wie sich Fossilien bilden, inhärent begrenzt, wie weit wir zurückblicken können. Normalerweise können tierische Leichen von Wasser und Schmutzablagerungen auf dem Wasser bedeckt werden, wodurch der Fossilienbestand entsteht, den wir kennen, untersuchen und untersuchen.

In Kalkstein versteinerte Trilobiten aus dem Field Museum in Chicago. Bildnachweis: flickr-Benutzer James St. John, unter einer CC-by-2.0-Lizenz.

Das ist Sedimentgestein: die Art, die Fossilien enthält. Wenn Sie jedoch zu lange zu viele Gesteinsschichten auf Ihre Fossilien legen, führt diese Kombination aus Druck und Zeit zu Veränderungen in diesem Gestein und zu einer Metamorphose seines Inhalts. Gestein, das sich zu verwandeln beginnt, kann noch Fossilien enthalten, solange es nur teilweise verwandelt ist. Aber vollständig verwandelter Fels hat keinen mehr. Wenn Sie also einen Wissenschaftler fragen, der sich vor 40 Jahren mit der Naturgeschichte der Erde befasst hat, wie alt das Leben auf der Erde ist, wird er Ihnen mindestens ein bis zwei Milliarden Jahre und wahrscheinlich mehr erzählen, aber er kann es nicht beweisen.

Wenn Sedimentgestein über einen längeren Zeitraum extremen Drücken und / oder hohen Temperaturen ausgesetzt wird, verwandelt es sich im Allgemeinen und zerstört alle darin befindlichen Fossilien. Das hier gezeigte metamorphe Gestein aus der Zeit vor etwa 1,9 Milliarden Jahren ist ein solches Beispiel. Bildnachweis: flickr-Benutzer James St. John, unter einer CC-by-2.0-Lizenz.

Immerhin ist es nicht so, dass Sie einfach in die Vergangenheit reisen und sich ansehen können, was damals vorhanden war. Der einzige Beweis, den wir haben, sind die kleinen Stücke, die von damals überlebt haben, und fast alles, was überlebt hat, hat sich in dieser Zeit verändert.

In Zirkon / Quarz eingebettete Hadean-Diamanten, von denen einige über 4 Milliarden Jahre alt sind. Bildnachweis: Martina Menneken, Alexander A. Nemchin, Thorsten Geisler, Robert T. Pidgeon und Simon A. Wilde über http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7156/fig_tab/nature06083_F3.html.

Aber in den Jahrzehnten danach haben wir etwas realisiert: Auch wenn die Fossilien selbst heute für uns nicht mehr erkennbar sind, hinterlassen die Überreste organischer Materie eine besondere Signatur in Form von Kohlenstoff. Man kann es gewöhnen, Kohlenstoffdatierungen in Form der Messung des Kohlenstoff-14-Kohlenstoff-12-Verhältnisses in Organismen vorzunehmen, da beide Kohlenstoffformen von organischer Materie absorbiert werden und Kohlenstoff-14 in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung erzeugt wird und zerfallen mit einer Halbwertszeit von etwa 5.700 Jahren. Solange Sie leben, atmen Sie beide Kohlenstoffarten ein und nehmen sie auf. Wenn Sie sich zersetzen, zerfällt das Kohlenstoff-14 und wird nicht durch neues Kohlenstoff-14 ersetzt. Wenn Sie also das Kohlenstoff-14-Kohlenstoff-12-Verhältnis (Kohlenstoff-Datierung) messen können, können Sie mit einem Fehler von einigen tausend Jahren ungefähr wissen, wie lange es her ist, dass ein bestimmter Organismus gestorben ist.

Kohlenstoff-12, 13 und 14 auf atomarer Ebene. Bildnachweis: Press & Siever, entnommen vom nordwestlichen Geologen Seth Stein.

Dies kann Sie nur etwa hunderttausend Jahre zurückbringen, bevor der Kohlenstoff-14-Gehalt zu niedrig wird, um wirksam zu sein. Es gibt jedoch eine andere Form von Kohlenstoff, über die wir nicht im selben Atemzug sprechen: Kohlenstoff-13, der wie Kohlenstoff-12 stabil ist und der etwa 1,1% so häufig vorkommt wie die anderen Kohlenstoffformen.

Lebende Organismen scheinen - soweit wir dies biologisch beobachten konnten - die Aufnahme von Kohlenstoff-12 zu Kohlenstoff-13 vorzuziehen, da metabolische Enzyme effizienter mit Kohlenstoff-12 reagieren. Wenn Sie eine uralte Kohlenstoffquelle finden, die mit Kohlenstoff-12 im Gegensatz zu Kohlenstoff-13 angereichert ist, ist dies ein guter Indikator dafür, dass es sich um die Überreste einer organischen Lebensform handelt. Durch die Suche nach Graphit, einer Form von reinem Kohlenstoff, der in ansonsten stark verwandelten Gesteinen (z. B. Zirkonen) abgelagert ist, ist es uns gelungen, weit über diese 1–2-Milliarden-Jahre-Grenze hinauszugehen und das Entstehen von Leben auf der Erde zu verhindern den ganzen Weg zurück bis vor 3,8 Milliarden Jahren, oder nur 750 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Ab 2015 haben wir es jedoch noch besser gemacht.

In Zirkon gefundene Graphitvorkommen, einige der ältesten Zeugnisse für kohlenstoffbasiertes Leben auf der Erde. Bildnachweis: E. A. Bell et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2015, über http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/10/ancient-graphite-start-life-earth.

Indem wir Graphitvorkommen in Zirkonen finden, die 4,1 Milliarden Jahre alt sind, und Graphitvorkommen, die diese Kohlenstoff-12-Verbesserung aufweisen, können wir nachweisen, dass das Leben auf der Erde mindestens 90% der Erdgeschichte zurückliegt und möglicherweise sogar länger! Wenn Sie die Überreste von organischer Substanz an einem bestimmten Ort finden, bedeutet dies, dass die organische Substanz mindestens so alt ist wie der Ort, an dem sie vergraben ist, sie könnte jedoch noch älter sein. Dies ist so früh, dass Sie vielleicht denken, dass dieses Leben nicht hier auf der Erde entstanden ist, sondern dass die Erde mit Leben geboren wurde. Und das könnte wirklich der Fall sein.

Komet Lovejoy, 2011 von der ISS über der Erde fotografiert. Bildnachweis: NASA Earth Observatory / Dan Burbank.

Die Hypothese ist als Panspermie bekannt, und obwohl es verrückte Leute gibt, die diese Idee aufgegriffen haben und sich damit auseinandersetzen (im Internet finden Sie alle möglichen wahnsinnigen Schimpfwörter dazu), steckt eine gewisse Legitimität dahinter. Sie sehen, die Erde war nicht das erste, was sich bildete, sondern entstand nach legitimerweise über neun Milliarden Jahren kosmischer Evolution. Die Wesenheiten, die unseren Planeten entstehen lassen, waren frühere Generationen von Sternen, die ihr Leben in planetarischen Nebeln, Supernova-Überresten und sogar Neutronenstern-Neutronenstern-Fusionen beendeten, die schwere Elemente zurück ins Universum schickten.

Supernova-Überreste (L) und planetarische Nebel (R) sind beide Möglichkeiten für Sterne, ihre verbrannten, schweren Elemente in das interstellare Medium und die nächste Generation von Sternen und Planeten zurückzuführen. Bildnachweis: ESO / Very Large Telescope / FORS Instrument & Team (L); NASA, ESA, C. R. O'Dell (Vanderbilt) und D. Thompson (Large Binocular Telescope) (R).

In vielen Fällen waren diese schweren Elemente in äußerst interessanten molekularen Konfigurationen miteinander verbunden, Konfigurationen, die wir heute als wahrhaft „organische“ Materie betrachten.

Organische Moleküle kommen in vielen Arten im interstellaren Raum vor. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle; Spitzer-Weltraumteleskop.

Wenn Meteoriten wie der unten gezeigte Murchison-Meteorit auf der Erde landen, können wir analysieren, was sich im Inneren befindet. Ja, wir finden alle möglichen interessanten organischen Moleküle, aber das vielleicht Interessanteste ist der Aminosäuregehalt. Während es hier auf der Erde nur etwa 20 Aminosäuren gibt, die eine Rolle in den Lebensprozessen spielen, gibt es in diesem Meteoriten fast 100 einzigartige Aminosäuren, ein starkes Indiz dafür, dass die Zutaten für das Leben überall im Universum vorhanden sind. Wir finden sogar Aminosäuren auf dem Mond, was darauf hindeutet, dass alles, was diese Inhaltsstoffe auf die Erde gebracht hat, dies vor der Entstehung des Mondes getan hat, weniger als 100 Millionen Jahre in der Zeit unseres Sonnensystems!

Unzählige Aminosäuren, die in der Natur nicht vorkommen, sind im Murchison-Meteoriten zu finden, der im 20. Jahrhundert in Australien auf die Erde fiel. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Basilicofresco vom Murchison-Meteoriten im National Museum of Natural History (Washington).

Nun, wenn die Zutaten da sind, warum könnte dann nicht auch eine primitive Lebensform da sein? Wenn alles Leben auf der Erde einen gemeinsamen universellen Vorfahren hat, könnte es nicht sein, dass es im Universum viele Formen von ultraprimitivem Leben gibt, und der Typ, der auf die Erde kam, war der Typ, der am besten an die Umwelt der frühen Erde angepasst war gedeiht, weiterentwickelt, reproduziert und alle anderen übertroffen? Wir haben nicht genug Beweise, um diese Hypothese gegenüber anderen zu favorisieren, aber wenn wir diese Grenze immer früher zurückschieben: 4,3 Milliarden Jahre, 4,4 Milliarden Jahre, 4,45 Milliarden Jahre ... wird es immer schwieriger, das zu argumentieren Dieses Leben ist in keiner Weise lebendig auf die Erde gekommen.

Enceladus (L), Pluto (Mitte) und Triton (R) sind alle Möglichkeiten für ein Leben jenseits der Erde in unserem Sonnensystem. Bildnachweis: NASA / JPL / SSI (L) von Enceladus; NASA / New Horizons (Mitte), von Pluto; NASA / Voyager 2 von Triton (R), mit freundlicher Genehmigung von A. Tayfun Oner.

Es ist möglich, dass die Geysire von Enceladus, die „schwarzen Raucher“ auf Neptuns Mond Triton oder sogar die Schnee- und Eismerkmale von Pluto diese primitiven Lebensformen enthalten und dass es ein Bombardement durch Kometen und andere Objekte des Kuiper-Gürtels war, die eine verursachten frühe, primitive Lebensform hier zu uns. Das Beste an einer solchen Hypothese ist, dass wir sie heute testen können, wenn wir beschließen, eine Mission (auch eine nicht zusammengestellte Mission) in diese Welten zu senden und sie zu überprüfen.

Das frühe Sonnensystem war voller Kometen, Asteroiden und kleiner Materieklumpen, die praktisch jede Welt umgaben. Bildnachweis: NASA, der späten schweren Bombardierung.

Das ist das Schöne an der Wissenschaft: Wenn Sie eine Idee haben, müssen Sie sie nur testen und dann wissen Sie es. Wenn es um den Ursprung des Lebens auf dieser Welt geht - und die mögliche Implikation, dass es überall ist - möchten Sie nicht die Wahrheit erfahren?

Dieser Beitrag erschien zum ersten Mal bei Forbes und wird Ihnen von unseren Patreon-Unterstützern werbefrei zur Verfügung gestellt. Kommentieren Sie unser Forum und kaufen Sie unser erstes Buch: Beyond The Galaxy!