RANA ZEMLJA: UVJETI I POČETAK ŽIVOTA - BIOLOGIJA - 2026

Primitivni Zemlja je termin koji se koristi da se odnosi na ono što je naš planet je tijekom prvih 1.000 milijuna godina postojanja. Ovaj raspon obuhvaća hadski Aeon (4.600–4.000 Ma) i eoarhijsku eru (4.000–3.600 Ma) arhaičnog eona (4.000–2.500 Ma). U geologiji kratica Ma (od latinskog, mega annum) znači milijune godina prije sadašnjosti.

Hadicki, arhaični i proterozojski eoni (2500–542. Ma) čine pretkambriju, a odnosi se na stijene formirane prije kambrijskog razdoblja. Pododjeljci predkambrijskog sastava nisu formalne stratigrafske jedinice i definirani su čisto kronometrijski.

Izvor: pixabay.com

Formiranje primitivne Zemlje

Najprihvaćenije objašnjenje podrijetla svemira je teorija Velikog praska, prema kojoj se Svemir proširio od početnog volumena jednakog nuli (sva materija koncentrirana na jednom mjestu u trenu, što se naziva "singularnost") do dosegnuvši ogroman volumen prije 13,7 milijardi godina.

Svemir je bio star gotovo 9 milijardi godina kada su se prije 4,567 milijuna godina formirali naš Sunčev sustav i Rana Zemlja. Ova vrlo točna procjena temelji se na radiometrijskom datiranju meteorita iz Sunčevog sustava.

Sunce je nastalo urušavanjem plinske regije međuzvjezdanog medija. Stiskanje materije uzrok je visokih temperatura. Rotirajući disk plina i prašine stvorio je primitivnu solarnu maglu iz koje dolaze komponente Sunčevog sustava.

Formiranje Rane Zemlje može se objasniti "standardnim modelom planetarne formacije".

Kozmička prašina akumulira se kroz proces akrecijskih sudara, prvo između malih nebeskih tijela, zatim između embrionalnih planeta promjera do 4.000 kilometara, konačno između malog broja velikih planetarnih tijela.

Uvjeti primitivne Zemlje

Tijekom svoje duge povijesti, rana je Zemlja pretrpjela ogromne promjene u uvjetima zaštite okoliša.

Početni uvjeti, kvalificirajući se kao infernalni, bili su apsolutno neprijateljski raspoloženi prema svim oblicima života. Izdvajaju se temperature zbog kojih su svi zemaljski materijali postali dio magme, bombardiranje meteorita, asteroida i malih planeta te prisustvo smrtonosnih ioniziranih čestica koje donosi solarni vjetar.

Kasnije se primitivna Zemlja ohladila što je omogućilo pojavu zemljine kore, tekuće vode, atmosfere i fizikalno-kemijska stanja povoljna za pojavu prvih organskih molekula i, konačno, podrijetlo i očuvanje života.

Hadic Aeon

Poznavanje hadickog Aeona dolazi iz analize malog broja uzoraka zemaljskih stijena (formiranih između 4,031 i 4,0 Ma), dopunjenih zaključcima temeljenim na istraživanju meteorita i drugih nebeskih materijala.

Ubrzo nakon formiranja Zemlje, već u hadiskom Aeonu, dogodio se posljednji veliki akrektni sudar s nebeskim tijelom veličine Marsa. Energija udara rastopila je ili isparila veći dio Zemlje.

Koalescencija hlađenjem i akumulacijom pare formirala je Mjesec. Rastaljeni materijal koji je ostao na Zemlji formirao je ocean magme.

Jezgra Zemlje koja je izrađena od tekućeg metala dolazi iz dubokog magmanskog oceana. Spojeni silicij koji potječe od zemljine kore tvorio je gornji sloj oceana. Velika dinamičnost ove faze dovela je do razlikovanja jezgre, plašta, zemljine kore, protoceana i atmosfere.

Između 4.568 i 4.4 Ma, Zemlja je bila neprijateljski nastrojena prema životu. Nije bilo kontinenata ni tekuće vode, postojao je samo ocean magme koji su intenzivno bombardirali meteoriti. Međutim, u ovom su se razdoblju počeli razvijati kemijsko-okolišni uvjeti neophodni za nastanak života.

Bio je to eoarhijski

Za život se obično pretpostavlja da je nastao u nekom trenutku prijelaza između hadiskog Aeona i eoarhijske ere, iako nije poznato da mikrofosili to dokazuju.

Eoarhijsko doba bilo je razdoblje formiranja i uništavanja zemljine kore. Najstarija poznata stijena, smještena na Grenlandu, nastala je prije 3,8 milijardi godina. Vaalbará, prvi superkontinent koji je imala Zemlja, formiran je prije 3,6 milijardi godina.

Tijekom Eoarhijske ere, između 3.950 i 3.870 Ma, Zemlja i Mjesec pretrpjeli su izuzetno intenzivno bombardiranje meteorita, čime je okončano razdoblje mirnoće koje je trajalo 400 milijuna godina. Lunarni krateri (oko 1.700 s promjerom većim od 20 km; 15 s promjerom 300–1200 km) najvidljiviji su rezultat ovog bombardiranja.

Na Zemlji je ovo bombardiranje uništilo većinu zemljine kore i prouzročilo da se oceani zakuhaju, usmrtivši sav život, osim, vjerojatno, nekih bakterija, vjerojatno ekstremfila prilagođenih visokim temperaturama. Zemaljski život bio je na rubu izumiranja.

Prebiotski procesi

U drugom desetljeću 20. stoljeća ruski biokemičar Aleksander Oparin predložio je da život nastane u okruženju poput životinje Primitivne Zemlje kroz proces kemijske evolucije koji je u početku doveo do pojave jednostavnih organskih molekula.

Atmosfera bi bila sastavljena od plinova (vodena para, vodik, amonijak, metan) koji bi se djelovanjem UV svjetlosti disocirao u radikale.

Rekombinacija ovih radikala proizvela bi tuš organskih spojeva, formirajući primordijalni brod u kojem bi kemijske reakcije stvorile molekule sposobne da se umnožavaju.

1957. godine Stanley Miller i Harold Urey pokazali su, koristeći aparat koji sadrži vruću vodu i mješavinu plina Oparin, podvrgnut električnim iskrama, da je moglo doći do kemijske evolucije.

Ovaj eksperiment je stvorio jednostavne spojeve prisutne u živim bićima, uključujući baze nukleinskih kiselina, aminokiseline i šećere.

U sljedećem koraku kemijske evolucije, koji je također eksperimentalno rekreiran, prethodni spojevi bi se spojili u tvorbu polimera koji bi se sakupljali u tvorbu protobionata. One se ne mogu ponoviti, ali imaju polupropusne i uzbudljive membrane poput živih stanica.

Podrijetlo života

Protobionti bi se transformirali u živa bića stječući sposobnost reprodukcije, prenoseći svoje genetske podatke na sljedeće generacije.

U laboratoriju se kratki RNA polimeri mogu kemijski sintetizirati. Među polimerima koji su prisutni u protobiontima mora postojati RNA.

Kad se magma očvrsnula, pokrećući stvaranje primitivne Zemlje, erozivni procesi stijena proizveli su glinu. Ovaj mineral može apsorbirati kratke RNA polimere na svojim hidratiziranim površinama, a služi kao predložak za formiranje većih RNA molekula.

U laboratoriju je također pokazano da kratki RNA polimeri mogu funkcionirati kao enzimi, katalizirajući vlastitu replikaciju. To pokazuje da su se molekule RNA mogle replicirati u protobiontima, na kraju s porijeklom stanica, bez potrebe za enzimima.

Nasumične promjene (mutacije) u molekuli RNA protobionata stvorile bi varijaciju na kojoj bi mogla djelovati prirodna selekcija. Ovo bi bio početak evolucijskog procesa koji je vodio sve oblike života na Zemlji, od prokariota do biljaka i kralježnjaka.

Reference

1. Barge, LM 2018. Uzimajući u obzir planetarno okruženje podrijetla životnih studija. Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
2. Đokić, T., Van Kranendonk, MJ, Campbell, KA, Walter, MR, Ward, CR 2017. Najraniji znakovi života na zemlji sačuvani u ca. Ležaljke vrućeg izvora 3,5 Ga. Nature Communications, DOI: 10.1038 / ncomms15263.
3. Fowler, CMR, Ebinger, CJ, Hawkesworth, CJ (eds). 2002. Rana Zemlja: fizički, kemijski i biološki razvoj. Geološko društvo, posebne publikacije 199, London.
4. Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. Mlado sunce, rana Zemlja i porijeklo života: lekcije za astrobiologiju. Springer, Heidelberg.
5. Hedman, M. 2007. Dob svega - kako znanost istražuje prošlost. University of Chicago Press, Chicago.
6. Jortner, J. 2006. Uvjeti za nastanak života na ranoj Zemlji: sažetak i razmišljanja. Filozofske transakcije Kraljevskog društva B, 361, 1877–1891.
7. Kesler, SE, Ohmoto, H. (ur.). 2006. Evolucija rane atmosfere, hidrosfere i biosfere: ograničenja iz ležišta rude. Geološko društvo Amerike, Boulder, Memoir 198.
8. Lunine, JI 2006. Fizički uvjeti na ranoj Zemlji. Filozofske transakcije Kraljevskog društva B, 361, 1721–1731.
9. Ogg, JG, Ogg, G., Gradstein, FM 2008. Sažet geološki vremenski raspon. Cambridge, New York.
10. Rollinson, HR 2007. Rani zemaljski sustavi: geokemijski pristup. Blackwell, Malden.
11. Shaw, GH 2016. Zemljina rana atmosfera i oceani, te podrijetlo života. Springer, Cham.
12. Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. Evoluirajući svemir i ishodište života - potraga za našim kozmičkim korijenima. Springer, New York.
13. Wacey, D. 2009. Rani život na Zemlji: praktični vodič. Springer, New York.
14. Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. Kometi i podrijetlo života. World Scientific, New Jersey.