Tidlige jordforhold og begynnelse av livet

5134
Abraham McLaughlin

De Primitiv jord er et begrep som brukes til å referere til hvordan planeten vår var i løpet av de første 1000 millioner årene av eksistensen. Denne perioden omfatter Hadic Aeon (4.600-4.000 mA) og Eoarchic Era (4.000-3.600 mA) av Archaic Eon (4.000-2.500 mA). I geologi, forkortelsen Ma (fra latin, mega annum) betyr millioner av år før nåtiden.

De Hadiske, Arkaiske og Proterozoiske Aeonene (2500-542 Ma) utgjør prekambrium, med henvisning til bergarter dannet før den kambrium. Underavdelingene til prekambrium er ikke formelle stratigrafiske enheter og er definert på en rent kronometrisk måte..

Kilde: Pixabay.com

Artikkelindeks

  • 1 Dannelse av den primitive jorden
  • 2 Betingelser for den primitive jorden
    • 2.1 Hadic Aeon
    • 2.2 Eoarchic era
  • 3 Prebiotiske prosesser
    • 3.1 Livets opprinnelse
  • 4 Referanser

Dannelse av den primitive jorden

Den mest aksepterte forklaringen på universets opprinnelse er Big Bang-teorien, ifølge hvilken universet utvidet seg fra et innledende volum lik null (all materie konsentrert på ett sted på et øyeblikk, som kalles en "singularitet") til nå et stort volum for 13,7 milliarder år siden.

Universet var allerede nesten 9 milliarder år da vårt solsystem og den tidlige jorden for 4,567 millioner år siden ble dannet. Dette veldig presise estimatet er basert på radiometrisk datering av meteoritter som er gamle i solsystemet..

Solen ble dannet av kollapsen av et gassområde i det interstellare mediet. Kompresjon av materie er årsaken til de høye temperaturene. Den roterende skiven av gass og støv dannet en primitiv soltåke, hvorfra komponentene i solsystemet kommer..

Dannelsen av den tidlige jorden kan forklares med "standardmodellen for planetformasjon".

Kosmisk støv akkumuleres ved en prosess med tilvekstingskollisjoner, først mellom små himmellegemer, deretter mellom embryonale planeter opp til 4000 kilometer i diameter, til slutt mellom et lite antall store planetariske kropper..

Forholdene til den primitive jorden

I løpet av sin lange historie gjennomgikk den tidlige jorden enorme endringer i miljøforholdene.

De innledende forholdene, som kvalifiserte som infernale, var absolutt fiendtlige overfor alle livsformer. Temperaturene som gjorde alt jordbasert materiale til en del av et hav av magma, bombardementet av meteoritter, asteroider og små planeter, og tilstedeværelsen av dødelige ioniserte partikler som ble brakt av solvinden skiller seg ut..

Deretter ble den primitive jorden avkjølt, slik at jordskorpen, flytende vann, atmosfæren og de fysisk-kjemiske forholdene kunne se ut som gunstige for utseendet til de første organiske molekylene, og til slutt for livets opprinnelse og bevaring..

Hadic Aeon

Kunnskapen om Hadic Aeon kommer fra analysen av et lite antall terrestriske steinprøver (dannet mellom 4.031 og 4.0 Ma), supplert med slutninger basert på studiet av meteoritter og andre himmelske materialer..

Kort tid etter jordens dannelse, allerede i Hadic Aeon, skjedde en siste stor tilvekstingskollisjon med en himmellegeme på størrelse med Mars. Effekten av støtet smeltet eller fordampet mye av jorden.

Coalescence ved avkjøling og oppsamling av damp dannet Månen. Det smeltede materialet som var igjen på jorden dannet et hav av magma.

Jordens kjerne, som er laget av flytende metall, kommer dypt i magmahavet. Det smeltede silisiumdioksydet som stammer fra jordskorpen utgjorde det øvre laget av havet. Den store dynamikken i dette stadiet førte til differensiering av kjernen, kappen, jordskorpen, en protoean og en atmosfære.

Mellom 4568 og 4,4 Ma var jorden fiendtlig mot livet. Det var ingen kontinenter eller flytende vann, det var bare et magmahav bombet intenst av meteoritter. I denne perioden begynte imidlertid de kjemiske og miljømessige forholdene som var nødvendige for livets fremvekst å utvikle seg..

Det var eoarchisk

Livet antas vanligvis å ha sitt utspring på et tidspunkt i overgangen mellom Hadic Aeon og Eoarchic Era, selv om det ikke er kjent at det er noen mikrofossiler som kan bevise dette..

Eoarchic Era var en periode med dannelse og ødeleggelse av jordskorpen. Den eldste kjente fjellformasjonen, som ligger på Grønland, oppsto for 3,8 milliarder år siden. Vaalbará, det første superkontinentet jorden hadde, ble dannet for 3,6 milliarder år siden.

I løpet av den eoarchiske perioden, mellom 3950 og 3870 Ma, led jorden og månen en ekstremt intens bombardering av meteoritter som avsluttet en periode med ro som hadde vart 400 millioner år. Månekratrene (ca. 1700 med en diameter større enn 20 km; 15 med en diameter på 300-1200 km) er det mest synlige resultatet av dette bombardementet..

På jorden ødela dette bombardementet det meste av jordskorpen og kokte havene og drepte alt liv bortsett fra sannsynligvis visse bakterier, sannsynligvis ekstremofiler tilpasset høye temperaturer. Jordliv var på randen av utryddelse.

Prebiotiske prosesser

I det andre tiåret av det 20. århundre foreslo den russiske biokjemikeren Aleksandr Oparin at livet oppsto i et miljø som det primitive jordet gjennom en prosess med kjemisk evolusjon som opprinnelig førte til utseendet til enkle organiske molekyler..

Atmosfæren ville ha vært sammensatt av gasser (vanndamp, hydrogen, ammoniakk, metan) som ville blitt dissosiert i radikaler ved innvirkning av UV-lys.

Rekombinasjonen av disse radikalene ville ha produsert et dusj av organiske forbindelser og dannet en urinsuppe der kjemiske reaksjoner ville ha produsert molekyler som var i stand til å replikere..

I 1957 demonstrerte Stanley Miller og Harold Urey ved hjelp av et apparat som inneholder varmt vann og Oparin-gassblandingen utsatt for elektriske gnister, at kjemisk utvikling kunne ha skjedd.

Dette eksperimentet produserte enkle forbindelser som er tilstede i levende ting, inkludert nukleinsyrebaser, aminosyrer og sukker..

I det neste trinnet med kjemisk evolusjon, som også er gjenskapt eksperimentelt, ville de tidligere forbindelsene ha slått seg sammen for å danne polymerer som ville ha samlet seg til dannelse av protobionter. Disse klarer ikke å replikere seg, men har semipermeable og spennende membraner som hos levende celler..

Livets opprinnelse

Protobionter ville ha forvandlet seg til levende vesener ved å tilegne seg evnen til å reprodusere, overføre deres genetiske informasjon til neste generasjon.

I laboratoriet er det mulig å kjemisk syntetisere korte polymerer av RNA. Blant polymerene som er tilstede i protobiontene, må det ha vært RNA.

Da magma stivnet, og startet dannelsen av den primitive jordskorpen, produserte bergens erosive prosesser leire. Dette mineralet kan adsorbere korte RNA-polymerer på de hydratiserte overflatene, og tjene som en mal for dannelsen av større RNA-molekyler..

I laboratoriet har det også blitt vist at korte RNA-polymerer kan fungere som enzymer og katalysere deres egen replikasjon. Dette viser at RNA-molekylene kunne ha replikert i protobiontene, til slutt opprinnelige celler, uten behov for enzymer..

De tilfeldige endringene (mutasjonene) i RNA-molekylene til protobiontene ville ha skapt variasjon som naturlig seleksjon kunne ha operert på. Dette ville ha vært begynnelsen på den evolusjonære prosessen som stammer fra alle livsformer på jorden, fra prokaryoter til planter og virveldyr..

Referanser

  1. Barge, L. M. 2018. Tatt i betraktning planetariske miljøer i livets studieres opprinnelse. Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
  2. Djokic, T., Van Kranendonk, M. J., Campbell, K. A., Walter, M. R., Ward, C. R. 2017. Tidligste tegn på liv på land bevart i ca. 3,5 Ga varme kildeavsetninger. Nature Communications, DOI: 10.1038 / ncomms15263.
  3. Fowler, C. M. R., Ebinger, C. J., Hawkesworth, C. J. (red.). 2002. Den tidlige jorden: fysisk, kjemisk og biologisk utvikling. Geological Society, Special Publications 199, London.
  4. Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. Young Sun, early Earth and the origins of life: leksjoner for astrobiologi. Springer, Heidelberg.
  5. Hedman, M. 2007. Tiden til alt - hvordan vitenskap utforsker fortiden. University of Chicago Press, Chicago.
  6. Jortner, J. 2006. Betingelser for fremveksten av liv på den tidlige jorden: oppsummering og refleksjoner. Filosofiske transaksjoner fra Royal Society B, 361, 1877-1891.
  7. Kesler, S.E., Ohmoto, H. (red.). 2006. Utvikling av den tidlige atmosfæren, hydrosfæren og biosfæren: begrensninger fra malmforekomster. Geological Society of America, Boulder, Memoir 198.
  8. Lunine, J. I. 2006. Fysiske forhold på den tidlige jorden. Filosofiske transaksjoner fra Royal Society B, 361, 1721-1731.
  9. Ogg, J. G., Ogg, G., Gradstein, F. M. 2008. Den konsise geologiske tidsskalaen. Cambridge, New York.
  10. Rollinson, H. R. 2007. Tidlige jordsystemer: en geokjemisk tilnærming. Blackwell, Malden.
  11. Shaw, G. H. 2016. Jordens tidlige atmosfære og hav, og livets opprinnelse. Springer, Cham.
  12. Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. Det utviklende universet og livets opprinnelse - søket etter våre kosmiske røtter. Springer, New York.
  13. Wacey, D. 2009. Tidlig liv på jorden: en praktisk guide. Springer, New York.
  14. Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. Kometer og livets opprinnelse. World Scientific, New Jersey.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.