Während Astronomen versuchen herauszufinden, welche Planeten sie für bewohnbar halten, gibt es eine Reihe von Dingen zu beachten. Wie nah sind sie ihrem Elternstern? Woraus bestehen ihre Atmosphären? Und sobald diese Antworten herausgefunden sind, gibt es noch etwas zu fragen: Wie viele Mineralien befinden sich auf der Oberfläche des Planeten?
In einem heutigen Vortrag erläuterte Robert Hazen von der Carnegie Institution in Washington seine Ergebnisse und zeigte, dass zwei Drittel der Mineralien auf der Erde aus dem Leben selbst stammen könnten. Das Konzept ist nicht neu - er und sein Team haben es erstmals 2008 veröffentlicht -, aber seine Ergebnisse kamen vor der Fülle von Exoplaneten, die vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckt wurden.
Wenn mehr Informationen über diese fernen Welten erhalten werden, wird es interessant sein zu sehen, ob es möglich ist, seine Erkenntnisse anzuwenden - wenn wir die Mineralien überhaupt aus der Ferne erkennen könnten.
"Wir leben auf einem Planeten von bemerkenswerter Schönheit, und wenn man ihn aus der Nähe unseres Mondes betrachtet, sieht man, was offensichtlich ein sehr dynamischer Planet ist", sagte Hazen den Delegierten beim Frühlingssymposium "Habitable Worlds Across Time and Space" vom Space Telescope Science Institute, das diese Woche (28. April - 1. Mai) im Internet übertragen wird.
Sein Standpunkt war, dass Planeten nicht unbedingt so beginnen, aber er sagte in seinem Vortrag, dass er Kommentare und Fragen zu seiner Arbeit für alternative Prozesse einladen würde. Sein Team glaubt, dass sich Mineralien und Leben gemeinsam entwickelt haben: Das Leben wurde komplexer und die Anzahl der Mineralien nahm im Laufe der Zeit zu.
Das erste Mineral im Kosmos waren wahrscheinlich Diamanten, die in Supernovae gebildet wurden. Bei diesen Sternexplosionen wurden die schwereren Elemente in unserem Kosmos geschaffen, wodurch das Universum reicher wurde als seine ursprüngliche Suppe aus Wasserstoff und Helium.
Es gibt tatsächlich 10 Elemente, die für die Entstehung der Erde von entscheidender Bedeutung waren, sagte Hazen, sowie die anderer Planeten in unserem Sonnensystem (was auch bedeutet, dass diese vermutlich für Exoplaneten gelten würden). Dies waren Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Magnesium, Silizium, Kohlenstoff, Titan, Eisen und Stickstoff, die auf der frühen Erde etwa ein Dutzend Mineralien bildeten.
Hier ist jedoch die Sache. Heute gibt es mehr als 4.900 Mineralien auf der Erde, die aus 72 wesentlichen Elementen gebildet werden. Eine ziemliche Veränderung.
Hazens Gruppe schlägt 10 Evolutionsstufen vor:
- Primäre Chondritmineralien (vor 4,56 Milliarden Jahren) - was als Sonnennebel, der unser Sonnensystem bildete, herumkühlte. 60 Mineralarten zu diesem Zeitpunkt.
- Planetesimale - oder Protoplaneten - wurden durch Stöße verändert (4,56 BYA auf 4,55 BYA). Hier entstanden Feldspate, Glimmer, Tone und Quarz. 250 Mineralarten.
- Planetenbildung (4,55 BYA bis 3,5 BYA). Auf einem „trockenen“ Planeten wie Merkur stoppte die Evolution bei etwa 300 Mineralarten, während „feuchtere“ Planeten wie der Mars etwa 420 Mineralarten gesehen hätten, darunter Hydroxide und Tone, die aus Prozessen wie Vulkanismus und Eis hergestellt wurden.
- Granitbildung (mehr als 3,5 BYA). 1.000 Mineralarten einschließlich Beryll und Tantalit.
- Plattentektonik (mehr als 3 BYA). 1.500 Mineralarten. Erhöhungen aufgrund von Veränderungen wie neuen Arten von Vulkanismus und metamorphen Hochdruckveränderungen innerhalb der Erde.
Diese Stufen oben sind ungefähr so weit wie auf einem Planeten ohne Leben, sagte Hazen. Die verbleibenden Stufen auf der Erde sind hier:
- Anoxische Biosphäre (4 bis 2,5 BYA), wiederum mit etwa 1.500 Mineralarten in der frühen Atmosphäre. Hier kam es zu Chemolithoautotrophen oder zum Leben, das Energie aus oxidierenden anorganischen Verbindungen gewinnt.
- Paläoproterozoische Oxidation (2,5 bis 1,5 BYA) - ein enormer Anstieg der Mineralarten auf 4.500, da Sauerstoff zu einem dominierenden Akteur in der Atmosphäre wird. "Wir versuchen zu verstehen, ob dies wirklich für jeden anderen Planeten gilt oder ob es alternative Wege gibt", sagte Hazen.
Und die letzten drei Phasen bis zum heutigen Tag waren die Entstehung großer Ozeane, eine globale Eiszeit und dann (in den letzten 540 Millionen Jahren oder so) die Biomineralisierung oder der Prozess der Produktion von Mineralien durch lebende Organismen. Dieses letztere Stadium beinhaltete die Entwicklung von Baumwurzeln, die zu Arten wie Pilzen, Mikroben und Würmern führten.
Hierbei ist zu beachten, dass Sauerstoff nicht unbedingt auf ein komplexes Leben hinweist. Der Sprecher David Catling von der University of Washington stellte jedoch fest, dass der Sauerstoff vor etwa 2,4 Milliarden Jahren in der Atmosphäre anstieg, was mit der Entstehung eines komplexen Lebens zusammenfiel.
Tiere, wie wir sie verstehen, könnten "für den größten Teil der Erdgeschichte unmöglich gewesen sein, weil sie nicht atmen konnten", bemerkte er. In diesem Punkt sind jedoch weitere Studien erforderlich. Immerhin haben wir nur Leben auf einem Planeten gefunden: der Erde.
Die STSCI-Konferenz dauert bis zum 1. Mai. Sie können die Tagesordnung hier sehen.
