Bildnachweis: NASA
Die Dinge scheinen einfach zu beginnen und werden dann komplexer. Das Leben ist so. Und vielleicht ist dieser Begriff nirgends wahrer als wenn wir die Ursprünge des Lebens untersuchen. Haben sich die frühesten Lebensformen einzelner Zellen aus organischen Molekülen hier auf der Erde zusammengeschlossen? Oder ist es möglich, dass - wie Löwenzahn, der Sporen über Frühlingsgras schwebt - kosmische Winde Lebewesen später von Welt zu Welt tragen, um Wurzeln zu schlagen und zu gedeihen? Und wenn dies der Fall ist, wie genau tritt eine solche „Dia-Spora“ auf?
450 Jahre vor der gemeinsamen Ära schlug der griechische Philosoph Anaxagoras von Ionia vor, dass alle Lebewesen aus bestimmten allgegenwärtigen „Samen des Lebens“ stammten. Die heutige Vorstellung von solchen „Samen“ ist weitaus ausgefeilter als alles, was Anaxagoras sich vorstellen könnte - beschränkt auf einfache Beobachtungen von Lebewesen wie knospende Pflanzen und blühende Bäume, kriechende und summende Insekten, hüpfende Tiere oder wandelnde Menschen; Ganz zu schweigen von Naturphänomenen wie Schall, Wind, Regenbogen, Erdbeben, Sonnenfinsternissen, Sonne und Mond. Anaxagoras war überraschend modern im Denken und konnte nur die Details erraten…
Etwa 2300 Hunderte Jahre später - in den 1830er Jahren - bestätigte der schwedische Chemiker J? Ns Jackob Berzelius, dass Kohlenstoffverbindungen in bestimmten Meteoriten gefunden wurden, die „vom Himmel gefallen“ waren. Berzelius selbst war jedoch der Ansicht, dass diese Karbonate Kontaminationen waren, die von der Erde selbst stammen - aber seine Entdeckung trug zu Theorien bei, die von späteren Denkern, einschließlich des Arztes H.E. Richter und Physiker Lord Kelvin.
Panspermia erhielt 1879 seine erste wirkliche Behandlung durch Hermann von Helmholtz, aber es war ein anderer schwedischer Chemiker - der Nobelpreisträger von 1903, Svante Arrhenius -, der 1908 das Konzept des aus dem Weltraum stammenden Lebens populär machte. Vielleicht überraschend beruhte diese Theorie auf der Vorstellung, dass Der Strahlungsdruck der Sonne - und anderer Sterne - "blies" Mikroben wie winzige Sonnensegel herum - und nicht als Ergebnis der Entdeckung von Kohlenstoffverbindungen in steinigen Meteoriten.
Die Theorie, dass einfache Lebensformen in Ejekta aus anderen Welten reisen? eingebettet in Gestein, das durch den Aufprall großer Objekte von Planetenoberflächen gesprengt wird - ist die Grundlage für „Lithopanspermie“. Diese Hypothese bietet zahlreiche Vorteile: Einfache, robuste Lebensformen finden sich häufig in Mineralvorkommen auf der Erde in verbotenen Gegenden. Welten - wie unsere oder der Mars - werden gelegentlich von Asteroiden und Kometen gesprengt, die groß genug sind, um Steine mit Geschwindigkeiten zu schleudern, die die Fluchtgeschwindigkeiten überschreiten. Mineralien in Gesteinen können Mikroben vor Schock und Strahlung (in Verbindung mit Einschlagkratern) sowie vor harter Sonnenstrahlung schützen, wenn sich steinige Meteore durch den Weltraum bewegen. Die härtesten Lebensformen haben auch die Fähigkeit, in einem kalten Vakuum zu überleben, indem sie in die Stase gehen - indem sie die chemischen Wechselwirkungen auf Null reduzieren und gleichzeitig die biologische Struktur gut genug beibehalten, um später in einer gesünderen Umgebung aufzutauen und sich zu vermehren.
Tatsächlich stehen jetzt mehrere Beispiele für solche Ejekta auf der Erde für wissenschaftliche Analysen zur Verfügung. Steinige Meteore können einige sehr hoch entwickelte Formen organischer Materialien enthalten (es wurden kohlenstoffhaltige Chondrite gefunden, die Amino- und Carbonsäuren enthalten). Insbesondere versteinerte Überreste vom Mars befinden sich im Besitz von Institutionen wie der NASA, obwohl sie verschiedenen nichtorganischen Interpretationen unterliegen. Die Theorie und Praxis der „Lithopanspermie“ sieht sehr vielversprechend aus - obwohl eine solche Theorie nur erklären kann, woher die einfachsten Lebensformen stammen - und nicht wie sie ursprünglich entstanden ist.
In einem am 29. April 2005 veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Lithopanspermie in sternbildenden Clustern“ diskutieren die Kosmologen Fred C. Adams vom Zentrum für Theoretische Physik der Universität Michigan und David Spergel vom Institut für Astrophysikalische Wissenschaften der Universität Princeton die Wahrscheinlichkeit einer kohlenstoffhaltigen Chondritverteilung des mikrobiellen Lebens in frühen Sternhaufen. Laut dem Duo „ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich biologisches Material von einem System zum anderen ausbreitet, erheblich erhöht… aufgrund der Nähe der Systeme und der niedrigen Relativgeschwindigkeiten.“
Laut den Autoren haben frühere Studien die Wahrscheinlichkeit untersucht, dass lebenstragende Gesteine (typischerweise mit einem Gewicht von mehr als 10 kg) eine Rolle bei der Ausbreitung des Lebens in isolierten Planetensystemen spielen, und festgestellt, dass „die Chancen sowohl des meteroiden als auch des biologischen Transfers außerordentlich hoch sind niedrig." "Die Wahrscheinlichkeit eines Transfers steigt in überfüllten Umgebungen" und "Da die Zeitskala für die Planetenbildung und die Zeit, in der junge Sterne voraussichtlich in Geburtshaufen leben, ungefähr vergleichbar sind (etwa 10 bis 30 Millionen Jahre), haben Trümmer von der Planetenbildung eine gute Chance, von einem Sonnensystem auf ein anderes übertragen zu werden. “
Letztendlich kommen Fred und David zu dem Schluss, dass „junge Sternhaufen ein effizientes Mittel darstellen, um felsiges Material vom Sonnensystem zum Sonnensystem zu übertragen. Wenn ein System im Geburtsaggregat das Leben unterstützt, können viele andere Systeme im Cluster lebenserhaltende Gesteine erfassen. “
Um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, führte das Duo „eine Reihe numerischer Berechnungen durch, um die Verteilung der Ausstoßgeschwindigkeiten für Gesteine“ basierend auf Größe und Masse abzuschätzen. Sie berücksichtigten auch die Dynamik früher sternbildender Gruppen und Cluster. Dies war wichtig, um die Rückgewinnungsraten von Gesteinen durch Planeten in benachbarten Systemen zu bestimmen. Schließlich mussten sie bestimmte Annahmen über die Häufigkeit lebensverkapselter Materialien und die Überlebensfähigkeit der darin eingebetteten Lebensformen treffen. All dies führte zu einem Gefühl der „erwarteten Anzahl erfolgreicher Lithopanspermie-Ereignisse pro Cluster“.
Basierend auf Methoden, die verwendet wurden, um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen und nur in Bezug auf die gegenwärtigen Entfernungen zwischen Sonnensystemen zu denken, schätzte das Duo die Wahrscheinlichkeit, dass die Erde Leben in andere Systeme exportiert hat. Über das Zeitalter des Lebens auf der Erde (etwa 4,0 Byr) schätzen Fred und David, dass die Erde etwa 40 Milliarden lebenswichtige Steine ausgeworfen hat. Von den geschätzten 10 Biosteinen pro Jahr landet fast 1 (0,9) auf einem Planeten, der für weiteres Wachstum und Proliferation geeignet ist.
Die meisten Kosmologen neigen dazu, sich mit den „hartwissenschaftlichen Fragen“ des Ursprungs des Universums als Ganzes zu befassen. Fred sagt, dass "Exobiologie für ihn von Natur aus interessant ist" und dass er und "David 1981 gemeinsam Sommerstudenten in New York waren", wo sie an "Fragen im Zusammenhang mit Planetenatmosphäre und Klima arbeiteten, Fragen, die Fragen der Exobiologie nahe stehen". Fred sagt auch, dass er "einen gesunden Teil der Forschungszeit mit Problemen im Zusammenhang mit der Stern- und Planetenbildung verbringt". Fred erkennt Davids besondere Rolle an, „sich die Idee auszudenken, Panspermie in Clustern zu betrachten; Als wir darüber sprachen, wurde klar, dass wir alle Teile des Puzzles hatten. Wir mussten sie nur zusammensetzen. “
Diese interdisziplinäre Herangehensweise an Kosmologie und Exobiologie veranlasste Fred und David auch, sich mit der Frage der Lithopanspermie zwischen Clustern selbst zu befassen. Fred und David verwendeten erneut Methoden, um die Verbreitung von Leben innerhalb von Clustern zu untersuchen und später auf den Export von Leben von der Erde selbst auf andere Planeten außerhalb des Sonnensystems anzuwenden, und kamen zu dem Schluss, dass „ein junger Cluster mit größerer Wahrscheinlichkeit gefangen wird Leben von außen, als spontan Leben entstehen zu lassen. “ Und "Einmal ausgesät, bietet der Cluster einen effektiven Amplifikationsmechanismus, um andere Mitglieder zu infizieren" innerhalb dieses Clusters selbst.
Letztendlich können Fred und David jedoch die Frage nicht beantworten, wo und unter welchen Bedingungen die ersten Samen des Lebens entstanden sind. Tatsächlich sind sie bereit zuzugeben, dass "wenn der spontane Ursprung des Lebens ausreichend häufig wäre, kein Panspermie-Mechanismus erforderlich wäre, um das Vorhandensein von Leben zu erklären".
Aber laut Fred und David schafft es das Leben, sobald es irgendwo Fuß gefasst hat, ziemlich handlich herumzukommen.
Geschrieben von Jeff Barbour
