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Die Oberfläche des Planeten könnte direkt aus einem Science-Fiction-Film stammen: rau, trostlos. Asteroideneinschläge und Vulkanausbrüche machten das Leben auf der Erde selbst für die einfachsten Lebensformen unmöglich. Zumindest bis ein Blitz alles veränderte. So lautet jedenfalls die Theorie.
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Was ist der Ursprung des Lebens? Dies ist eine der größten Fragen, die die Menschheit zu beantworten versucht. WissenschaftlerInnen haben nun eine beeindruckende Theorie.
Ein Team von Harvard-WissenschaftlerInnen veröffentlichte eine Studie im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences. Sie sind der Meinung, dass Blitzeinschläge der Auslöser für Leben auf der Erde gewesen sein könnten.
Bevor es Leben auf der Erde gab, bestand ihre Atmosphäre hauptsächlich aus inerten Gasen. Das bedeutet, dass die Bestandteile der Atmosphäre nicht miteinander reagierten, um die chemischen Prozesse auszulösen, die für die "Bausteine des Lebens" entscheidend sind.
Die WissenschaftlerInnen versuchten herauszufinden, welche chemischen Reaktionen zur Entstehung komplexer organischer Moleküle führten – Moleküle, die nicht nur das Leben auf der Erde entstehen ließen, sondern es auch aufrechterhielten.
Untersuchungen zeigen, dass Blitzeinschläge der "lebenswichtige Funke" gewesen sein könnten. Sie verwandelten die "frühe Erde" möglicherweise in einen Ort voller chemischer Reaktionen, aus denen Leben entstehen konnte.
Die WissenschaftlerInnen argumentieren, dass die "blitzinduzierte Plasmaelektrochemie" möglicherweise der Funke war, der die reaktiven Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen zusammenbrachte, die das Leben auf der Erde überlebensfähig machten.
Wie "Nukleinsäuren, Proteine und Metabolite" nahezu spontan entstanden, ist den WissenschaftlerInnen noch immer unklar. Dieses Wissen würde uns helfen, zu bestätigen, wie Leben auf der Erde entstehen konnte.
Die Idee, dass "Wasser, lösliche Elektrolyte und gewöhnliche Gase die ersten Biomoleküle bildeten", ist Teil der sogenannten RNA-Welt-Hypothese.
Die WissenschaftlerInnen fanden außerdem heraus, dass die Überlebensfähigkeit von Biomolekülen auf "zugängliche Formen von Stickstoff und Kohlenstoff" zurückzuführen ist, die durch Blitzeinschläge entstehen.
Die ForscherInnen entwarfen ein plasmaelektrochemisches Experiment, das die Bedingungen nachbildete, die auf der frühen Erde geherrscht haben könnten.
Mithilfe dieser Simulation untersuchten sie, welchen Einfluss Blitzeinschläge auf die Chemie der frühen Erde gehabt haben könnten.
Durch dieses Experiment erzeugten sie "hochenergetische Funken zwischen gasförmigem und flüssigem Aggregatszustand", die denen ähneln könnten, die vor Milliarden von Jahren stattfanden.
Bei diesem Experiment stellten sie fest, dass stabile Gase wie Kohlendioxid und Stickstoff in hochreaktive Verbindungen umgewandelt werden können.
Was bedeutet das? Kohlendioxid könnte sich in Kohlenmonoxid umwandeln und Ameisensäure und Stickstoff könnten zu Nitrat-, Nitrit- und Ammoniumionen werden.
Die WissenschaftlerInnen stellten fest, dass diese Reaktionen am besten dort abliefen, wo eine Konzentration aus gasförmigen, flüssigen und festen Aggregatszuständen der Chemikalien auftraten.
Diese Konzentration tritt natürlich dort auf, wo Blitzeinschläge stattfinden, wodurch die Interaktion zwischen diesen Schnittstellen am effizientesten ist.
Blitzeinschläge könnten daher die "Rohstoffe" geliefert haben, die für das frühe Leben nicht nur zum Überleben, sondern auch zur Entwicklung notwendig waren.
Durch die Blitzeinschläge könnten verschiedene Arten von Molekülen in unterschiedlichen Mengen entstanden sein – ein möglicher Hinweis darauf, wie das Leben seinen Anfang nahm.
Laut der WissenschaftlerInnen sind Blitze nur eine mögliche Erklärung dafür, wie Leben auf der Erde entstanden sein könnte. Frühere Forschungen zeigen, dass auch andere Energiequellen eine Rolle gespielt haben könnten.
Manche Argumente sprechen dafür, dass auch UV-Strahlung, heiße Quellen in der Tiefsee, Vulkane und Asteroideneinschläge bei der Entstehung von Biomolekülen geholfen haben könnten.
Das Einzigartige am Blitz ist, dass er "über verschiedene Schnittstellen" hinweg wandern kann, wodurch "Atmosphäre, Ozeane und Land" miteinander verbunden werden.
Daher beobachteten die ForscherInnen, wie Blitze den Weg für chemische Prozesse geebnet haben könnten, die die Voraussetzungen für das Leben auf der Erde schufen.
Diese Forschung hilft nicht nur dabei zu verstehen, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Sie zeigt auch, wie elektrische und chemische Reaktionen bestimmte Formen von Stickstoff in wichtigen Gesteinen und Materialien beeinflussen können.
Die ForscherInnen wenden diese Theorien an, um nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch umweltfreundliche Alternativen zur chemischen Produktion zu verstehen.
Die Entstehung "grüner chemischer Prozesse" durch die weitere Erforschung der Nutzung elektrochemischer Reaktionen kann beispielsweise dazu genutzt werden, Düngemittel auf umweltfreundlichere Art und Weise herzustellen.
Diese Forschung kann auch dazu beitragen, die Suche nach Leben auf anderen Planeten oder sogar dessen Entstehung zu verstehen.
Blitze wurden auch auf anderen Planeten wie Jupiter (im Bild) und Saturn beobachtet. Wenn WissenschaftlerInnen die Umweltbedingungen auf anderen Planeten nachbilden können, können sie möglicherweise auch herausfinden, wie Blitze das mögliche Leben dort beeinflussen.
Diese Forschung bietet eine neue Perspektive, um nicht nur zu verstehen, wie das Leben auf der Erde entstand, sondern auch, wie elektrochemische Prozesse genutzt werden können, um unser tägliches Leben zu verbessern.
Das Forschungsteam aus Harvard freut sich darauf, neue Erkenntnisse zu gewinnen – nicht nur über die Vergangenheit der Erde, sondern auch darüber, was in fernen Welten außerhalb unseres Sonnensystems möglich sein könnte.
Quellen: (The Harvard Gazette)
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