Meteoriten- und Vulkanpartikel könnten vor 4,4 Milliarden Jahren die Entstehung von Lebensreaktionen gefördert haben

Laut einer Studie könnten Meteore oder eisenhaltige Partikel der Vulkanasche vor etwa 4,4 Milliarden Jahren die Umwandlung von atmosphärischem CO2 in lebenswichtige Moleküle erleichtert haben. Diese frühen Reaktionen könnten zur Entstehung lebenswichtiger Verbindungen geführt haben.

Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie könnten chemische Reaktionen, die durch eisenbeladene Partikel aus Meteoriten oder Vulkanausbrüchen ausgelöst werden, vor etwa 4,4 Milliarden Jahren zur Bildung von Molekülen geführt haben, die für die Entstehung des Lebens auf der Erde erforderlich sind Wissenschaftliche Berichte.

Frühere Studien haben vorgeschlagen, dass Vorläufer organischer Moleküle wie Kohlenwasserstoffe, Aldehyde und Alkohole möglicherweise durch Asteroiden und Kometen auf die Erde gelangt sind oder durch Reaktionen in der Atmosphäre und den Ozeanen der jungen Erde synthetisiert wurden. Solche Reaktionen könnten durch Energie aus Quellen wie Blitzen, vulkanischer Aktivität oder Einschlägen erleichtert worden sein. Aufgrund unzureichender Daten bleibt der primäre Mechanismus, der für die Entstehung dieser Vorläufer verantwortlich ist, jedoch unklar.

Oliver Trapp und Kollegen untersuchten, ob auf Vulkaninseln abgelagerte Meteoriten- oder Aschepartikel die Umwandlung von atmosphärischem Kohlendioxid in die Vorläufer organischer Moleküle auf der frühen Erde gefördert haben könnten. Sie simulierten eine Reihe von Bedingungen, von denen frühere Forschungen vermuten ließen, dass sie auf der frühen Erde vorherrschten, indem sie Kohlendioxidgas in ein beheiztes und unter Druck stehendes System (einen Autoklaven) unter Drücken zwischen neun und 45 Bar und Temperaturen zwischen 150 und 300 Grad einbrachten Celsius. Sie simulierten auch nasse und trockene Klimabedingungen, indem sie dem System entweder Wasserstoffgas oder Wasser hinzufügten.

Sie ahmten die Ablagerung von Meteoriten- oder Aschepartikeln auf Vulkaninseln nach, indem sie dem System verschiedene Kombinationen aus zerkleinerten Proben von Eisenmeteoriten, Steinmeteoriten oder Vulkanasche sowie Mineralien hinzufügten, die möglicherweise in der frühen Erde vorhanden waren und entweder in der Erdkruste, in Meteoriten oder in Asteroiden zu finden sind.

Die Autoren fanden heraus, dass die eisenreichen Partikel aus Meteoriten und Vulkanasche die Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenwasserstoffe, Aldehyde und Alkohole in einer Reihe von Atmosphären- und Klimabedingungen förderten, die möglicherweise in der frühen Erde vorherrschten. Sie beobachteten, dass sich bei niedrigeren Temperaturen Aldehyde und Alkohole bildeten, während sich bei 300 Grad Celsius Kohlenwasserstoffe bildeten.

Die Autoren vermuten, dass mit der Abkühlung der frühen Erdatmosphäre im Laufe der Zeit die Produktion von Alkoholen und Aldehyden zugenommen haben könnte. Diese Verbindungen könnten dann an weiteren Reaktionen teilgenommen haben, die zur Bildung von Kohlenhydraten, Lipiden, Zuckern usw. geführt haben könnten. Aminosäuren, DNAUnd RNA. Durch die Berechnung der Geschwindigkeit der von ihnen beobachteten Reaktionen und die Verwendung von Daten aus früheren Untersuchungen zu den Bedingungen der frühen Erde schätzen die Autoren, dass ihr vorgeschlagener Mechanismus auf der gesamten frühen Erde bis zu 600.000 Tonnen organische Vorläufer pro Jahr synthetisiert haben könnte.

Die Autoren vermuten, dass ihr Mechanismus in Kombination mit anderen Reaktionen in der Atmosphäre und den Ozeanen der frühen Erde zur Entstehung des Lebens auf der Erde beigetragen haben könnte.

Referenz: „Synthese präbiotischer organischer Stoffe aus CO2 durch Katalyse mit meteoritischen und vulkanischen Partikeln“ von Sophia Peters, Dmitry A. Semenov, Rupert Hochleitner und Oliver Trapp, 25. Mai 2023, Wissenschaftliche Berichte.
DOI: 10.1038/s41598-023-33741-8