Außerirdisches Leben kann in Einschlagkratern gedeihen
Eine neue Studie sagt, dass Einschläge zunächst tödlich sein können, aber ihre Krater können später einen Lebensraum für Leben bieten. (Bildnachweis: Don Davis/CORBIS)
Ein Asteroid oder Komet, der in die Oberfläche eines Planeten einschlägt, kann für Lebewesen zum Verhängnis werden, aber wenn der Einschlag nicht groß genug ist, um die Bewohner eines Planeten vollständig zu dezimieren, kann der Krater letztendlich einen Lebensraum für Leben bieten. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie, über die Iain Gilmour von der Open University im Vereinigten Königreich im September auf dem European Planetary Science Congress berichtete.
Wenn ein eis- oder wasserreiches Gebiet einem Aufprall zum Opfer fällt, entsteht durch die Kombination von Wärme und Grundwasser ein sogenanntes hydrothermales System. Darüber hinaus entstehen bei hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise bei einer Kollision entstehen, viele komplexe organische Verbindungen, die Vorläufermoleküle für Leben sein könnten. Diese Kombination könnte die notwendigen Zutaten für das Leben, wie wir es kennen, schaffen und wirkungsinduzierte Lebensräume zu einem potenziellen Kandidaten für die Geburtsort des Lebens auf der Erde .
Damit ein Habitat innerhalb eines Kraters „home sweet home“ bleibt, muss es ständig mit Wasser und Nährstoffen versorgt werden. Auch die Lebensdauer des hydrothermalen Systems ist entscheidend, da die Wärme des Aufpralls schließlich an seine Umgebung abgegeben wird. [ 7 Theorien über den Ursprung des Lebens ]
Bildunterschrift: Der Pingaluit-Krater in Kanada ist ein geologisch junger Einschlagskrater mit einem See.(Bildnachweis: NASA)
Die Messung der Abkühlzeit eines alten Kraters kann Aufschluss über die Bedeutung eines solchen Aufenthaltsorts für die Entstehung des Lebens geben und auch untersuchen, wie ein Krater eine bewohnbare Nische für mikrobielles Leben auf anderen Planeten bieten kann .
Boltysh-Krater in der Ukraine ist das perfekte Ziel für eine solche Untersuchung, daher untersuchten Gilmour und seine Kollegen die Aufheizzeit des Kraters.
Der 24 Kilometer breite Krater wurde vor etwa 65 Millionen Jahren geschaffen und ist älter als der Chicxulub-Krater – die rauchende Waffe des Asteroideneinschlags, der die Dinosaurier – um ein paar tausend Jahre. Kurz nach dem Einschlag, der den Boltysh-Krater bildete, bildete sich darin ein See, der im Laufe der Zeit Sedimentschichten ablegte.
Im Jahr 2008 bohrten Gilmour und sein Team ein Bohrloch mit einer Tiefe von 596 Metern, um diese Sedimente zu beproben, und fanden heraus, dass die Sedimentaufzeichnungen dieses Kraters nach dem Aufprall gut erhalten sind, was es den Wissenschaftlern ermöglicht, die thermische Geschichte des Kraters zu rekonstruieren.
Die Temperatur des Kraters messen
Verschiedene Techniken können verwendet werden, um die Sedimente ihre Vergangenheit zu offenbaren. Eine der von den Wissenschaftlern verwendeten Methoden nutzte Moleküle, die als Isomere bekannt sind und die gleiche chemische Formel, aber unterschiedliche Strukturen aufweisen.
Bestimmte Arten von Isomeren sind wärmeempfindlich, und der Gehalt an Isomeren verringert sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wenn sie sich in der Nähe einer Wärmequelle befinden. Am Boden des Boltysh-Kraterkerns, der die Sedimentschichten direkt über der Einschlagstelle beprobt, sinken die Gehalte zweier verschiedener Isomere deutlich. Der thermische Abbau der Isomere kann experimentell gemessen werden, daher ist bekannt, dass die Temperatur des Sees nach dem Aufprall eine Zeit lang zwischen 75 und 250 Grad Celsius lag.
Da die Isomeren nur in wenigen Metern des Kerns oberhalb der Einschlagstelle abgereichert sind, kann die Aufheizdauer begrenzt werden. Die Isomere können jedoch die Wärmequelle nicht aufdecken, weshalb eine andere experimentelle Technik verwendet wurde, um die Erwärmung nach dem Aufprall zu charakterisieren.
Bei dieser Technik wurde die Zusammensetzung bestimmter Isotope in Karbonaten in den Sedimenten gemessen. Isotope desselben Elements haben die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen, aber unterschiedliche Anzahlen von Neutronen. Während verschiedene Isotope die gleichen chemischen Reaktionen eingehen können, ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei einigen Isotopen schneller. Zum Beispiel wird die Verdunstung schwerere Isotope abbauen, während leichtere angereichert werden, wodurch unterschiedliche Mengen der Isotope zurückbleiben.
Die Verdunstung eines Sees hängt stark von der Zeit ab, die das Wasser zum Ein- und Ausfließen benötigt, und diese „Spülzeit“ wird durch die Isotope in den Seesedimenten aufgezeichnet. Die Spülzeit wird durch das vom Aufprall erwärmte Grundwasser verändert, das durch Spalten in den See sprudelt. Die Isotopenzusammensetzung des Boltysh-Kraters kann daher verwendet werden, um die Erwärmungszeit abzuschätzen, indem man sieht, wie lange das Wasser im See mit dem hydrothermalen Grundwasser interagiert.
Der Boltysh-Krater in der Ukraine weist gut erhaltene Sedimente auf, die eine Schätzung der Zeitskala nach dem Aufheizen ermöglichen.(Bildnachweis: Jolley et al. (2010))
Die Sedimente enthalten auch winzige Spuren von Vegetation, und Veränderungen der Vegetation im Laufe der Zeit können mit Veränderungen der Umwelt in Verbindung gebracht werden. Die Flora am Boden des Kerns zeigt, dass sich die Vegetation nach dem Boltysh-Einschlag einige tausend Jahre lang erholt hatte, bis der Kreide-Paläogen-Einschlag die Vegetation zusammen mit den Dinosauriern dezimierte. [ Wipe Out: Die mysteriösesten Aussterben der Geschichte ]
Die Sedimente zeichnen auch Veränderungen des Kohlenstoffs auf, die mit einer Erwärmungsphase während der ersten paar hunderttausend Jahre des frühen Paläogens zusammenfallen. Diese Ereignisse dienen als Buchstützen und erleichtern die Datierung der Sedimente und damit der Erwärmungszeit des Sees.
Die Ergebnisse zeigen, dass das hydrothermale System bei Boltysh zwischen 30.000 und 40.000 Jahre andauerte, und es scheint, dass die Anwesenheit des Sees die Erwärmungszeit erheblich verlängert hat.
Der Haughton-Krater im Norden Kanadas, der eine ähnliche Größe wie Boltysh hat, sollte eine vergleichbare Zeitskala für sein hydrothermales System haben. Der Haughton-Krater füllte sich jedoch erst Millionen von Jahren nach dem Einschlag mit einem See, lange nachdem das hydrothermale System abgekühlt war, und anschließend betrug seine Erwärmungszeit nur 5.000 Jahre.
Die Bildung von a See und seine Langlebigkeit könnten Schlüsselfaktoren dafür sein, dass ein Krater ein Zuhause fürs Leben ist.
Krater als Lebensräume im Sonnensystem
'Die Abkühlzeit von 30.000 bis 40.000 Jahren ist nicht so lang, wenn man bedenkt, dass es nach der Kälte möglicherweise kein lebensfähiger Lebensraum bleibt', sagte Gilmour. 'Dann stellt sich die Frage nach dem Kraterfluss auf frühen Planeten und ob dieser Fluss ausreicht, um miteinander verbundene Lebensräume zu schaffen, aber nicht so groß, dass er möglicherweise Leben auslöscht.'
Ein Querschnitt des Tswaing-Kraters in Südafrika zeigt, wie die im Laufe der Zeit abgelagerten Sedimentschichten durch Bohren eines Bohrlochs beprobt werden können.(Bildnachweis: Brandt, D., (1994), Brandt & Reimold (1999), Rebhuhn & Reimold (1990))
Eine solche Erwärmungszeitskala deutet darauf hin, dass in Kratern mittlerer Größe die Erwärmung möglicherweise nicht signifikant genug war, um alles existierende Leben zu zerstören, so dass mikrobielles Leben überlebt haben könnte.
Viele Krater auf dem Mars haben eine ähnliche Größe, so dass es immer noch eine Aufzeichnung von organischem Material geben könnte, wenn die Sedimente, die diese Informationen enthalten, erhalten bleiben. Dies ist einer der Gründe, warum der Curiosity-Rover der NASA derzeit im Gale-Krater auf dem Mars nach Anzeichen für einen früheren Lebensraum sucht.
Ein in die Landschaft eines Planeten eingravierter Krater ist nicht nur der Fingerabdruck des abtrünnigen Sonnensystems, der die Kollision verursacht hat; es gibt auch Hinweise auf die Auswirkungen auf das Leben nach einem solchen Ereignis. Die Kenntnis der Erwärmungsdauer des Boltysh-Kraters ist daher ein Fortschritt beim Verständnis, wie Kollisionen das Leben sowohl auf der Erde als auch auf anderen Planeten beeinflussen.
Diese Geschichte wurde bereitgestellt von Astrobiologie-Magazin , eine von der NASA gesponserte webbasierte Veröffentlichung Astrobiologie-Programm .
