Frågan hur livet började på jorden har alltid varit en fråga av stort intresse för forskare. Men lika viktigt som hur livet framträdde är frågan om när det växte fram. Förutom att urskilja hur icke-levande element samlades för att bilda de första levande organismerna (en process som kallas abiogenes) har forskare också försökt bestämma när de första levande organismerna dök upp på jorden.
I en ny studie av ett team av kanadensiska forskare begränsas frågan om när livet växte fram på jorden med hjälp av två metoder. Genom att kombinera astrofysiska och geofysiska bevis med biosignaturer i geologiska prover, uppskattar de att livet uppstod ungefär 200 till 800 miljoner år efter att Jorden blev beboelig (cirka 3,7 miljarder år sedan). Denna studie kan ha drastiska konsekvenser för vår förståelse av livet och hur lång tid det tar att dyka upp på jordliknande planeter.
Studien som beskriver deras resultat publicerades nyligen i tidskriftenAstrobiologi under titeln ”Begränsa tidsintervallet för livets ursprung på jorden”. Studien leddes av doktoranden Ben K. D. Pearce och inkluderade flera av hans kollegor från Origins Institute och Dept of Physics and Astronomy vid McMaster University i Hamilton, Ontario.
För deras studie försökte Pearce och hans kollegor skapa en tidsram för när livet växte fram på jorden. Som nämnts ansåg de astrofysiska och geofysiska bevis å ena sidan och biosignaturer i geologiska prover å andra sidan för att konstruera gränser för båda. Som Pearce förklarade till Space Magazine via e-post:
”Det finns två gränser som avgränsar tidsintervallet för livets ursprung, och för att begränsa varje gräns krävs olika typer av bevis. Gränsvärdena för begränsning begränsas av astrofysiska och geofysiska bevis, till exempel tidsmånen för den månbildande påverkan och avkylningen av jordens magmantel. Biosignaturgränsen begränsas av olika biosignaturer, t.ex. mikrofossiler, stromatoliter och kol-13-signaturer. ”
Baserat på det astrofysiska och geofysiska beviset kunde teamet placera livsmässighetsgränsen för jorden mellan 4,5 och 3,9 miljarder år sedan. De kunde begränsa biosignaturgränsen närmare och placera den för cirka 3,7 miljarder år sedan baserat på närvaron av både stomatoliter och lätta kolunderskrifter i grafitkulor med sedimentärt ursprung.
Skillnaden mellan dessa två gränser ger oss därför en uppfattning om hur lång tid det tog för tidiga livsformer att dyka upp. "Beviset antyder att det tog liv 200–800 miljoner år att dyka upp på jorden, vilket är en relativt kort tid med tanke på att planeten har varit bebodd i 4,5–3,9 miljarder år och kommer att förbli bebodlig för cirka en miljard mer," sade Pearce.
Även om denna studie har betydande konsekvenser för studien av livet här på jorden, är den ännu inte tillämplig på extra solplaneter. Även om uppskattningar av hur lång tid det tar för livet att dyka upp på en planet som vår egen kan bli användbara när vi undersöker "jordliknande" exoplaneter en dag, är vår kunskap om extrasolplaneter och system för närvarande för begränsad. Som Pearce antydde:
”Tyvärr kan vi inte riktigt använda en studie av tidsintervallet för livets ursprung på jorden som vägledning för sökandet efter liv på exoplaneter, eftersom vi är ett provstorlek på n = 1. Vi har ingen aning om livet tog längre tid att dyka upp på jorden än i en typisk beboelig värld, eller kortare, eller om livet växte fram någon annanstans än jorden. ”
Som Pearce tilllade är denna översyn dock mycket användbar när det gäller att leda vår förståelse för livets ursprung på jorden. "Till exempel kan 200 miljoner år vara en nödvändig tid för kemisk syntes för att utforska det stora, slumpmässiga, icke-funktionella biopolymer-sekvensutrymmet. Först efter denna långa "sökande och väntetid" kunde en liten stabil grupp av replikatorer kanske ha etablerats på den tidiga jorden. "
Under de kommande åren kommer nästa generations instrument att möjliggöra karakterisering av exoplaneter som aldrig förr. Med ytterligare forskning kan vetenskapliga uppskattningar av när liv kunde ha dykt upp på olika jordliknande exoplaneter bli tillgängliga. Fram till dess är det tröstande att veta att vi närmar oss att avgöra hur och när livet växte fram på jorden.
