Pytanie, jak powstało życie na Ziemi, zawsze było przedmiotem głębokiego zainteresowania naukowców. Ale równie ważne jak powstanie życia jest kwestia tego, kiedy ono powstało. Oprócz rozeznania, w jaki sposób nieożywione elementy złączyły się, tworząc pierwsze żywe organizmy (proces znany jako abiogeneza), naukowcy próbowali również ustalić, kiedy pierwsze żywe organizmy pojawiły się na Ziemi.
W nowym badaniu przeprowadzonym przez zespół kanadyjskich naukowców pytanie, kiedy życie pojawiło się na Ziemi, jest ograniczone przy użyciu dwóch podejść. Łącząc dowody astrofizyczne i geofizyczne z biopodpisami w próbkach geologicznych, szacują, że życie pojawiło się około 200 do 800 milionów lat po tym, jak Ziemia stała się zamieszkana (około 3,7 miliarda lat temu). To badanie może mieć drastyczne implikacje dla naszego zrozumienia życia i czasu, jaki zajmie pojawienie się na planetach podobnych do Ziemi.
Badanie, które opisuje ich odkrycia, zostało niedawno opublikowane w czasopiśmieAstrobiologia pod tytułem „Ograniczanie przedziału czasu dla powstania życia na Ziemi”. Badanie było prowadzone przez doktoranta Ben K. D. Pearce i obejmowało kilku jego kolegów z Origins Institute oraz Departament Fizyki i Astronomii na McMaster University w Hamilton, Ontario.
Ze względu na ich badania Pearce i jego koledzy starali się stworzyć ramy czasowe, w których życie pojawi się na Ziemi. Jak wspomniano, rozważali z jednej strony dowody astrofizyczne i geofizyczne, az drugiej biosignatury w próbkach geologicznych, aby ustalić granice dla obu. Jak Pearce wyjaśnił Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Istnieją dwie granice, które wyznaczają przedział czasowy pochodzenia życia, a ograniczenie każdej granicy wymaga różnych rodzajów dowodów. Granicę zamieszkiwania ograniczają dowody astrofizyczne i geofizyczne, np. Skala czasu uderzenia księżyca i ochłodzenie płaszcza magmy Ziemi. Granica biosignature jest ograniczona przez różne biosignatury, takie jak mikroskamienienie, stromatolity i sygnatury węgla-13. ”
Na podstawie dowodów astrofizycznych i geofizycznych zespół był w stanie wyznaczyć granicę zamieszkiwania Ziemi między 4,5 a 3,9 miliarda lat temu. Udało im się ściślej ograniczyć granicę biosignatury, ustalając ją około 3,7 miliarda lat temu, opierając obecność zarówno stomatolitów, jak i lekkich sygnatur węgla w grafitowych kulkach pochodzenia osadowego.
Różnica między tymi dwiema granicami pozwala nam zatem zrozumieć, ile czasu zajęło pojawienie się form wczesnego życia. „Dowody wskazują, że pojawienie się na Ziemi zajęło 200–800 milionów lat, co jest stosunkowo krótkim okresem, biorąc pod uwagę, że planeta jest zamieszkana przez 4,5–3,9 miliarda lat i pozostanie zamieszkała przez około miliard więcej”, powiedział Gruszka
Chociaż badanie to ma znaczące implikacje dla badania życia na Ziemi, nie ma ono jeszcze zastosowania do planet pozasłonecznych. Chociaż szacunki czasu potrzebnego na pojawienie się życia na planecie takiej jak nasza mogą się przydać podczas badania „podobnych do Ziemi” egzoplanet, nasza wiedza na temat planet i układów pozasłonecznych jest obecnie zbyt ograniczona. Jak wskazał Pearce:
„Niestety, nie możemy tak naprawdę wykorzystać badania przedziału czasowego początków życia na Ziemi jako przewodnika w poszukiwaniu życia na egzoplanetach, ponieważ mamy wielkość próbki n = 1. Nie mamy pojęcia, czy życie pojawiło się dłużej na Ziemi niż w typowym świecie mieszkalnym, czy też krócej, czy też życie pojawiło się gdziekolwiek poza Ziemią. ”
Jednak, jak dodał Pearce, ta recenzja jest bardzo przydatna, ponieważ pomaga nam zrozumieć pochodzenie życia na Ziemi. „Na przykład 200 milionów lat może być czasem niezbędnym do syntezy chemicznej w celu zbadania dużej, losowej, niefunkcjonalnej przestrzeni sekwencji biopolimeru. Dopiero po tym długim „okresie poszukiwań i oczekiwania” może powstać mała stabilna grupa replikatorów na wczesnej Ziemi ”.
W nadchodzących latach instrumenty nowej generacji pozwolą na charakteryzację egzoplanet jak nigdy dotąd. Dzięki dodatkowym badaniom mogą być dostępne naukowe szacunki, kiedy życie mogło powstać na różnych planetach podobnych do Ziemi. Do tego czasu pocieszające jest, że zbliżamy się do ustalenia, jak i kiedy życie pojawiło się na Ziemi.
