Uit het onderzoek blijkt dat zoet water en de basisvoorwaarden voor leven een half miljard jaar eerder op aarde verschenen dan gedacht

We hebben twee ingrediënten nodig om leven op aarde te starten: droog land en (zoet) water. Strikt genomen hoeft het water niet zoet te zijn, maar zoet water kan alleen op droog land bestaan.

Alleen als aan deze twee voorwaarden is voldaan, kunnen de bouwstenen van het leven, aminozuren en nucleïnezuren, worden getransformeerd in tastbaar bacterieel leven dat het begin van de evolutionaire cyclus inluidt.

Het oudste leven op aarde bevindt zich nog steeds in ons fragmentarische gesteente Het is 3,5 miljard jaar oudwaarbij enkele chemische gegevens aantonen dat dit zo zou kunnen zijn Het is tot 3,8 miljard jaar oud. Wetenschappers hebben de hypothese aangenomen dat het leven ouder zou kunnen zijn, maar we hebben geen gegevens die bewijzen dat dit waar is.

Onze nieuwe studie Gepubliceerd in Natuurlijke aardwetenschappen Het levert het eerste bewijs van zoet water en droog land op aarde 4 miljard jaar geleden. Weten wanneer de bakermat van het leven – water en land – voor het eerst op aarde verscheen, levert uiteindelijk aanwijzingen op over hoe we zijn ontstaan.

Water en aarde: de essentie van het leven

Stel je voor dat je een tijdmachine binnenstapt en 4 miljard jaar geleden teruggaat. Wanneer de schijven stoppen, kijk je naar buiten en zie je een uitgestrekte oceaan om je heen. Het is niet blauw zoals je het kent, maar bruin van ijzer en andere opgeloste mineralen. Je kijkt omhoog naar de lucht en deze is donkeroranje, met smog van kooldioxide en regelmatige flitsen van inkomende meteoren. Onherbergzaam voor het leven.

Dit is hoe wetenschappers denken dat de aarde er vier miljard jaar geleden uitzag. Maar heb je het gedaan?

Net zoals je alle hoop in het leven laat varen, zie je het aan de horizon: de aarde. Door de tijdmachine in de reismodus te zetten, vlieg je over deze uitgestrekte uitstekende rotsen en land.

Je zult snel beseffen dat je een vulkanisch eiland bent betreden, waar lava langs de zijkanten stroomt. Maar je voelt ook regendruppels op je neus en je ziet dat water zich verzamelt in kleine poelen aan de voet van de vulkaan. Voorzichtig steek je je handen erin en proef je het…het is vers. Het eerste bewijs van zoet water op aarde dateerde van minstens 4 miljard jaar geleden.

Zoet water en opkomend land gaan hand in hand. Als de hele aarde onder water zou staan, zou je alleen maar zout oceaanwater hebben. Dit komt omdat zout water ondergronds wil gaan, een fenomeen dat bekend staat als zeewaterinsijpeling.

Dus als je zoet water vindt, moet je droog land hebben, en een redelijk groot gebied ervan.

Hoe weten we dat er zoet water en land was op de vroege aarde?

Zoet water is heel anders dan zeewater. Uiteraard zou je kunnen zeggen, maar hoe weet je of een of beide op aarde bestaan ​​als je niet echt terug kunt gaan in een tijdmachine?

Het antwoord is te vinden in het gesteente en de chemische signalen die in die tijdcapsule bewaard zijn gebleven. De aarde is iets meer dan 4,5 miljard jaar oud, en de oudste gesteenten die wetenschappers hebben ontdekt zijn iets meer dan 4 miljard jaar oud.

Om onze planeet in de eerste 500 miljoen jaar echt te begrijpen, moeten we ons wenden tot kristallen die ooit uit oude rotsen kwamen en uiteindelijk in jongere rotsen zijn afgezet.

In tegenstelling tot rotsen gaan de oudste bewaarde kristallen veel verder terug Maar liefst 4,4 miljard jaar geleden. Het grootste deel van deze ultraoude kristallen komt van één plek op aarde: de Jack Hills in het middenwesten van West-Australië.

En dat is precies waar we naartoe gingen. We hebben meer dan duizend kristallen gedateerd uit een mineraal genaamd zirkoon, dat beroemd is om zijn extreme weerstand tegen verwering en verandering.

Dit is erg belangrijk, omdat gedurende miljarden jaren vele daaropvolgende processen het initiële chemische signaal kunnen wissen toen kristallen voor het eerst werden gevormd. De meeste andere soorten mineralen zijn gemakkelijk te veranderen, een proces dat hun oorspronkelijke chemie zou uitwissen en ons geen aanwijzingen zou geven over het diepe verleden van de aarde.

Echt eeuwenoude granen

Uit ons werk blijkt dat ongeveer 10% van alle kristallen die we analyseerden meer dan 4 miljard jaar oud waren. Dat lijkt misschien klein, maar het is een enorme hoeveelheid zeer oude granen vergeleken met andere plaatsen in de wereld.

Om erachter te komen of deze korrels een zoetwaterrecord bevatten, gebruikten we kleine ionenbundels op gedateerde zirkoonkorrels om de verhouding tussen zwaardere en lichtere zuurstof te meten. Aangenomen wordt dat deze verhouding, bekend als de zuurstofisotoopverhouding, in de loop van de tijd ongeveer constant is voor zeewater, maar veel lichter voor zoet water.

Het is duidelijk dat een klein deel van de zirkoonkristallen van 4 miljard jaar geleden een zeer lichte afdruk had die alleen gevormd kon zijn door de interactie van zoet water en gesteente.

Zirkoon is zeer goed bestand tegen verandering. Om het zirkoon in Jack Hills deze lichte zuurstofsignatuur te laten hebben, moesten de rotsen die door zoet water waren veranderd, smelten en vervolgens opnieuw stollen om de isotopische lichte zuurstofsignatuur over te brengen op ons zirkoon.

Er moet dus 4 miljard jaar geleden zoet water op aarde zijn geweest.

Of het leven ook heel vroeg in de geschiedenis van de aarde begon, is een vraag die we nog niet zeker kunnen stellen. Maar we hebben op zijn minst bewijs gevonden voor de bakermat van het leven op aarde, zo’n vier miljard jaar geleden, wat heel vroeg is in de 4,5 miljard jaar durende geschiedenis van onze planeet.