De vraag hoe het leven op aarde begon, is altijd een kwestie van diepgaande belangstelling geweest voor wetenschappers. Maar net zo belangrijk als hoe het leven is ontstaan, is de vraag wanneer het is ontstaan. Naast het onderscheiden hoe niet-levende elementen samenkwamen om de eerste levende organismen te vormen (een proces dat bekend staat als abiogenese), hebben wetenschappers ook geprobeerd te bepalen wanneer de eerste levende organismen op aarde verschenen.
In een nieuwe studie van een team van Canadese onderzoekers wordt de vraag wanneer het leven op aarde is ontstaan, op twee manieren beperkt. Door astrofysisch en geofysisch bewijs te combineren met biosignaturen in geologische monsters, schatten ze dat het leven ongeveer 200 tot 800 miljoen jaar geleden ontstond nadat de aarde bewoonbaar werd (ongeveer 3,7 miljard jaar geleden). Deze studie kan ingrijpende gevolgen hebben voor ons begrip van het leven en hoe lang het duurt om op aardachtige planeten te verschijnen.
De studie die hun bevindingen beschrijft, is onlangs in het tijdschrift gepubliceerdAstrobiologie onder de titel "Beperking van het tijdsinterval voor de oorsprong van leven op aarde". De studie werd geleid door promovendus Ben K. D. Pearce en omvatte een aantal van zijn collega's van het Origins Institute en Dept of Physics and Astronomy aan de McMaster University in Hamilton, Ontario.
Omwille van hun studie probeerden Pearce en zijn collega's een tijdschema te creëren voor wanneer het leven op aarde opkwam. Zoals opgemerkt, overwogen ze astrofysisch en geofysisch bewijs enerzijds en biosignaturen in geologische monsters anderzijds om grenzen voor beide te construeren. Zoals Pearce via e-mail aan Space Magazine uitlegde:
“Er zijn twee grenzen die het tijdsinterval voor de oorsprong van het leven afbakenen, en om elke grens te beperken, heb je verschillende soorten bewijs nodig. De bewoonbaarheidsgrens wordt beperkt door astrofysisch en geofysisch bewijs, bijvoorbeeld de tijdschaal van de maanvormende inslag en de afkoeling van de magmamantel van de aarde. De biosignatuurgrens wordt beperkt door verschillende biosignaturen, zoals microfossielen, stromatolieten en koolstof-13-handtekeningen. '
Op basis van astrofysisch en geofysisch bewijs kon het team de bewoonbaarheidsgrens voor de aarde tussen 4,5 en 3,9 miljard jaar geleden plaatsen. Ze waren in staat om de biosignatuurgrens nauwkeuriger te beperken en plaatsten deze ongeveer 3,7 miljard jaar geleden op basis van de aanwezigheid van zowel stomatolieten als lichte koolstofsignaturen in grafietbolletjes van sedimentaire oorsprong.
Het verschil tussen deze twee grenzen geeft ons daarom een idee hoe lang het duurt voordat vroege levensvormen zijn ontstaan. "Het bewijs suggereert dat het leven 200 tot 800 miljoen jaar heeft geduurd voordat het op aarde verscheen, wat een relatief korte periode is, aangezien de planeet 4,5 tot 3,9 miljard jaar bewoonbaar is geweest en nog ongeveer een miljard jaar bewoonbaar zal blijven", zei Pearce.
Hoewel deze studie belangrijke implicaties heeft voor de studie van het leven hier op aarde, is deze nog niet van toepassing op planeten buiten de zon. Hoewel schattingen van hoe lang het duurt voordat het leven op een planeet als de onze verschijnt, op een dag nuttig kunnen zijn bij het onderzoeken van 'aardachtige' exoplaneten, is onze kennis van buitenzonne-planeten en -systemen momenteel te beperkt. Zoals Pearce aangaf:
"Helaas kunnen we een studie van het tijdsinterval voor de oorsprong van het leven op aarde niet echt gebruiken als leidraad voor het zoeken naar leven op exoplaneten, aangezien we een steekproefgrootte van n = 1 zijn. We hebben geen idee of het leven er langer over deed om op aarde te verschijnen dan in een typische bewoonbare wereld, of korter, of dat het leven ergens anders dan op aarde is ontstaan.
Zoals Pearce heeft toegevoegd, is deze beoordeling echter erg nuttig om ons begrip van de oorsprong van het leven op aarde te sturen. “200 miljoen jaar kan bijvoorbeeld een noodzakelijke hoeveelheid tijd zijn voor chemische synthese om de grote, willekeurige, niet-functionele biopolymeersequentieruimte te verkennen. Pas na deze lange 'zoek- en wachtperiode' zou er misschien een kleine stabiele groep replicators op de vroege aarde zijn ontstaan. '
De komende jaren zullen instrumenten van de volgende generatie de karakterisering van exoplaneten als nooit tevoren mogelijk maken. Met aanvullend onderzoek kunnen wetenschappelijke schattingen beschikbaar komen van wanneer leven zou kunnen ontstaan op verschillende aardachtige exoplaneten. Tot die tijd is het geruststellend om te weten dat we dichterbij komen om te bepalen hoe en wanneer het leven op aarde is ontstaan.
