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Frühe Erde: Keine Bausteine des Lebens in der Uratmosphäre

Die Gashülle der glutflüssigen Erde ähnelte jener der heutigen Venus. Ihr fehlten wesentliche Moleküle, die zum Ursprung des Lebens hätten beitragen können.
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Die erste Gashülle der Erde ähnelte jener der Venus – und ihr fehlten deswegen wichtige Komponenten für die Entstehung des Lebens. Zu diesem Schluss kommt eine Arbeitsgruppe um Paolo Sossi von der ETH Zürich anhand von Versuchen mit geschmolzenem Gestein. Wie das Team in »Science Advances« schreibt, deuten die Daten auf eine von Stickstoff und Kohlendioxid dominierte Atmosphäre über dem Magmaozean der einst völlig aufgeschmolzenen Erde.

Damit wäre die Gashülle recht oxidiert gewesen – und somit arm an Gasen wie Methan oder Ammoniak. In einigen Hypothesen über den Ursprung des Lebens sind diese Gase nötig. Auch das Miller-Urey-Experiment erzeugte mit Hilfe elektrischer Entladungen aus einer Atmosphäre mit Methan, Ammoniak und Wasserstoff unter anderem Vorläufer von Biomolekülen. Solche Prozesse wären in einer venusähnlichen Gashülle unmöglich.

Mit Hilfe eines Lasers erzeugte die Arbeitsgruppe um Sossi eine Miniaturversion des Magmaozeans aus Gesteinspulver, dessen Zusammensetzung den Erdmantel nachbildet. Die 2000 Grad heiße Kugel aus geschmolzenem Gestein ließ sie dann in einem Gasstrom schweben, dessen Zusammensetzung verschiedenen Versionen der Uratmosphäre entsprach. Die Idee dahinter: Der Oxidationszustand des Gases prägt sich dem Minimagmaozean auf, wie es einst auf der frühen Erde geschah.

Wie stark oxidiert der Erdmantel ist, lässt sich heute anhand des Eisens in Mantelgesteinen erschließen. Das kommt in einer oxidierten und einer reduzierten Form vor, und ihr Verhältnis im Gestein lässt sich messen. Wie das Team um Sossi zeigte, entspricht der Oxidationszustand des Erdmantels jenem einer aufgeschmolzenen Magmakugel, die in einem an Stickstoff und Kohlendioxid reichen Gasstrom schwebte. Die Atmosphäre war außerdem sehr viel dichter und heißer als heute und entsprach etwa jener der heutigen Venus.

Daraus schließen die Fachleute, dass Gase wie Methan, Wasserstoff oder Ammoniak in der frühen Atmosphäre nicht auftauchten. Denn auch nachdem der Magmaozean erstarrt war, blieb die Gashülle noch sehr lange in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung. Erst als sich die Erde genug abkühlte und Ozeane aus flüssigem Wasser das Kohlendioxid zu absorbieren begannen, startete die lange Entwicklung der Erdatmosphäre zu ihrem heutigen Zustand. Aber Stoffe wie Ammoniak oder Methan enthielt sie auch danach nie in großen Mengen. Die Bausteine des Lebens entstanden vermutlich anderswo.

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