Lake Chance in Kanada, ein Sodasee, der Darwins „warme kleine Tümpel“ darstellen könnte, in denen das Leben auf der Erde begann (Bildnachweis: Kimberly Poppy Sinclair/University of Washington)
Wissenschaftler haben einen See entdeckt, der gut zu Darwins „warmen kleinen Teichen“ passen könnte, in denen das Leben auf der Urerde begann.
Ein Team von Wissenschaftlern der University of Washington machte diese Entdeckung, als sie im Westen Kanadas einen flachen „Sodasee“ entdeckten, der die Chemie und die Bedingungen aufzuweisen scheint, die ein kleiner Wasserkörper benötigt hätte, um die spontane Synthese komplexer Moleküle zu ermöglichen, die vor etwa 4 Milliarden Jahren zur Entstehung von Leben auf der Erde geführt haben.
Sodaseen, wie der in dieser Studie untersuchte, sind kleine Gewässer mit einem hohen Gehalt an gelösten Karbonaten und Natrium, ähnlich wie wenn man eine große Menge Backpulver hineinschüttet. In diesem Fall wird der hohe Gehalt an gelöstem Natrium und Karbonat jedoch durch Reaktionen zwischen Wasser und Vulkangestein verursacht.
Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, ein seit langem bestehendes Problem bei der Erklärung der Entstehung von Leben auf der Erde zu lösen, und könnten auch auf andere Planeten im Sonnensystem, wie Mars und Venus, angewendet werden. Verwandt: Leben jenseits der Erde könnte sich in den kältesten Tiefen des Weltraums bilden, wie Proben des Asteroiden Ryugu zeigen
Seit den 1950er Jahren sind Forscher in der Lage, biologische Moleküle wie Aminosäuren und die Bausteine der RNA aus anorganischen Molekülen zu gewinnen, aber es gibt ein langjähriges Problem mit dem nächsten Schritt dieses Prozesses. RNA und DNA, die Schlüsselmoleküle des Lebens, sowie die Membranen lebender Zellen benötigen ein Rückgrat aus natürlich vorkommenden Molekülen des Elements Phosphor, den so genannten Phosphaten.
Die Phosphatkonzentrationen, die zur Bildung von Biomolekülen im Labor benötigt werden, sind bis zu 1 Million Mal höher als die Werte, die normalerweise in Flüssen, Seen oder Ozeanen vorkommen. Dies ist in den Theorien über die Entstehung des Lebens auf der Erde als „Phosphatproblem“ bekannt geworden, und diese neue Forschung deutet darauf hin, dass Sodaseen die Lösung sein könnten. „Ich glaube, dass diese Sodaseen eine Antwort auf das Phosphatproblem bieten“, sagte der Hauptautor der Forschung und Professor für Erd- und Weltraumwissenschaften an der University of Washington David Catling in einer Erklärung. „Unsere Antwort ist hoffnungsvoll: Dieses Milieu sollte auf der frühen Erde und wahrscheinlich auch auf anderen Planeten vorkommen, weil es einfach ein natürliches Ergebnis der Art und Weise ist, wie Planetenoberflächen aufgebaut sind und wie die Wasserchemie funktioniert.“
Warum sind Sodaseen potentielle Wiegen für das Leben
Neben einem hohen Gehalt an gelösten Karbonaten und Natrium enthalten Sodaseen auch große Mengen an Phosphaten. Eine Studie aus dem Jahr 2019 zeigt, dass die Konzentration dieser Moleküle in diesen kleinen Gewässern bis zu einer Million Mal höher sein kann als in normalen Gewässern. Das bedeutet, dass Natronseen die idealen Orte für die Entstehung von Schlüsselmolekülen des Lebens sein könnten.
Um dies zu testen, untersuchte die University of Washington einen solchen Sodasee und entschied sich für den Last Chance Lake, einen 30 cm tiefen, trüben See, der am Ende einer unbefestigten Straße auf dem Cariboo Plateau in British Columbia, Kanada, liegt. Dieser besondere Sodasee wies in den 1990er Jahren den höchsten bekannten Phosphatgehalt auf.
Salzkruste aus dem Last Chance Lake mit Grünalgen und schwarzem Sediment an der Basis. (Bildnachweis: David Catling/University of Washington)
Der Last Chance Lake besteht nicht nur aus vulkanischem Basaltgestein, sondern auch aus einem trockenen, windigen Klima, das den Wasserstand niedrig hält und gelöste Verbindungen konzentriert, da das einströmende Wasser schnell verdunstet.
Die Wissenschaftler, die hinter dieser neuen Forschung stehen, haben den See zwischen 2021 und 2022 dreimal besucht, sowohl im Sommer als auch im Winter, als er zugefroren war.
„Man hat diese scheinbar trockene Salzfläche, aber es gibt Ecken und Ritzen. Und zwischen dem Salz und dem Sediment gibt es kleine Wassertaschen, die einen sehr hohen Gehalt an gelöstem Phosphat aufweisen“, sagte Sebastian Haas, Mitglied des Teams und Postdoktorand an der University of Washington. „Wir wollten verstehen, warum und wann dies auf der alten Erde geschehen konnte, um eine Wiege für den Ursprung des Lebens zu schaffen.
Nach der Untersuchung von Wasser-, Seesediment- und Salzkrustenproben, die im Last Chance Lake gefunden wurden, um die Chemie des Sees zu verstehen, stellte das Team fest, dass sich Kalzium mit reichlich Karbonat und Magnesium zu Dolomit verbunden hatte.
Dies unterscheidet sich von der Situation in anderen Seen, in denen sich Phosphat in der Regel mit Kalzium zu Kalziumphosphat verbindet, das den Zahnschmelz bildet und unlöslich ist, wodurch der Phosphatgehalt sinkt. Da Kalzium im Dolomit des Last Chance Lake eingeschlossen ist, gibt es reichlich freie Phosphate; wenn diese Bedingungen in den Wasserbecken vor etwa 4 Milliarden Jahren herrschten, könnten die Schlüsselbestandteile der Chemie für die Entstehung des Lebens in den erforderlichen hohen Konzentrationen vorhanden sein.
Das Team hat nicht nur herausgefunden, dass der Last Chance Lake darauf hindeutet, dass Sodaseen gute Kandidaten für Orte sind, an denen Leben auf der Erde entstanden sein könnte, sondern sie gehen davon aus, dass die Bedingungen dieser Seen auch auf anderen Körpern des Sonnensystems und auf Planeten außerhalb des Sonnensystems, extrasolaren Planeten oder Exoplaneten anzutreffen sind.
„Wir haben eine natürliche Umgebung untersucht, die im gesamten Sonnensystem verbreitet sein sollte“, sagte Haas. „Vulkanisches Gestein ist auf den Oberflächen der Planeten weit verbreitet, so dass dieselbe Wasserchemie nicht nur auf der frühen Erde, sondern auch auf dem frühen Mars und der frühen Venus stattgefunden haben könnte, wenn flüssiges Wasser vorhanden war.“
„Diese neuen Erkenntnisse werden Forschern, die den Ursprung des Lebens erforschen, dabei helfen, diese Reaktionen entweder im Labor zu reproduzieren oder nach potenziell bewohnbaren Umgebungen auf anderen Planeten zu suchen“, schloss Catling.
