Der Ursprung des Lebens

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1 Der Ursprung des Lebens
Früheste Spuren  Stromatoliten (Bakterienkolonien im Flachwasser) deren alte Überreste noch in Westaustralien zu finden sind. Ältere Funde unwahrscheinlich, da Sedimentgestein so stark metamorph verändert wurde, dass fossile Zellen sich nicht erhalten können. In Organismen (und von ihnen prozessierte Material) ist das C-12/C-13 Verhältnis etwas höher als in der Natur. über 3,85 Gyr alten grönländischen, metamorphen Felsen weisen ein biologisches C12/C13 Verhältnis auf  erste Lebensspuren in ältesten Gesteinen knapp nach dem „Heavy Bombardements“.

2 Organismen reisen von Planet zu Planet
Jährlich landen mindestens 100 Tonnen extraterrestrisches Material - Staub genauso wie Meteoriten - auf der Erdoberfläche. In der Anfangszeit der Erde müssen bereits Millionen Meteoriten vom Mars auf die Erde gelangt sein - während des "Heavy Bombardements". Hypothesen, wonach das Leben von Kometen oder Meteoriten auf die Erde gebracht worden ist, stehen neben Spekulationen, die ersten organischen Bausteine seien in heißen Quellen in der Tiefsee, in so genannten Black Smokers, entstanden. Dass es Bakterien gibt, die bis zu 250 Millionen Jahre isoliert überleben, wurde im Salzgebirge in Bad Aussee entdeckt. Da viele Meteoriten Salz enthalten, könnten auch die Halobakterien Pendler zwischen den Welten sein. Am besten überleben Bakterien als Sporen im Weltraum - das ist eine Art Ruhezustand, in dem der Stoffwechsel der Mikroben so gut wie zum Erliegen kommt. Und diese Sporen dürften auch das Erbgut, die DNA, am besten schützen. Darwin ein Infrarot-Teleskop ESA, das 75 Lichtjahre weit über den Rand unseres Sonnensystems hinaussehen kann, wird 2010 nach Biomarkern suchen - zum Beispiel Ozon oder Kohlendioxid, Wasser oder Methan - also Spuren, die zumindest nach unseren Vorstellungen typisch sind für Leben.

3 Wie habitabl ist unsere Erde? vor 4.56 Milliarden Jahren (Präkambrium)
Lavaozean Sonne 70% heutigen Leistung Kohlendioxyd Atmosphäre 60x dichter Uratmosphäre unter 100 C°  bildete der Wasserdampf die Urozeane, Wasser konnte nun das Kohlendioxyd nach und nach in Form von Karbonaten (Kalk) binden  Uratmosphäre dünner, Hauptbestandteil Stickstoff

4 Ordovizium (488 – 444 MJ) Massensterben zeitgleich mit einer globalen Vereisung
Silur (444 – 416 MJ) durch Abschmelzen des Eises und Ansteigen des Meeresspiegels gekennzeichnet Devon (416 – 359 MJ) Übergang von den Fischen zu den Amphibien fand im Wasser statt. Devon-Explosion (rasche Entwicklung Artenvielfalt) Massensterben am Ende der Periode

5 Im Karbon (359 – 299 MJ) fand die Verschmelzung des südlichen Kontinents Gondwana und der nördlichen Landmasse zum Superkontinent Pangäa statt. Pangäa umgab ein einziger Ozean Panthalassa. Ende des Paläozoikum (Perm MJ) größte Massensterben, es starben innerhalb von 10 Millionen Jahren 75% bis 90% aller damals existierenden Arten aus  als Ursache vermutet man die zunehmende Vereisung der Pole und Vulkanausbrüche in Sibirien welche zur Ozonzerstörung führten.

6 Känozoikum (65,5 MJ -heute)
Mesozoikum ( ,5 MJ) …es begann die Welt so zu werden wie wir sie kennen. Trias ( MJ) Entstehung des Tethysmeeres Jura ( MJ) Entstehung des Atlantiks  Aufspaltung der Kontinente, weltweite Ausgleich der Klimazonen blieb aus. Kreide ( ,5 MJ) Gegen Ende der Kreide gab es durch den fehlenden globalen Temperaturausgleich erstmals in der Erdgeschichte Jahreszeiten (Jahresringe von versteinertem Holz) Hinweise deuten darauf, dass am Ende des Mesozoikums ein Meteorit nahe der Yucatanhalbinsel in Mexiko einschlug (KT – Impact) Känozoikum (65,5 MJ -heute) jüngste Erdzeitalter, von der Kreidezeit und dem Aussterben der Saurier bis heute. Tertiär (65 Millionen Jahre - 2 Millionen Jahre) Ouartär (2 Millionen Jahre bis heute)

7 Welt war eisfrei bei mittlere Temperaturen 30°. Vor ca
Welt war eisfrei bei mittlere Temperaturen 30°. Vor ca. 50 Millionen Jahren kollidierte der Indische Kontinent mit Asien und bildete das Himalayagebirge und das tibetanische Hochplateau. In Europa bildeten sich die Alpen und in Südamerika die Anden.

8 Eiszeitalter (vereiste Pole)
Derzeit befindet sich die Erde klimatisch in einem Eiszeitalter Archaisches Eiszeitalter vor 2,4 Milliarden Jahren, Erde fast völlig zugefroren, Leben geriet in ziemliche Bedrängnis durch zufrieren der Ozeane (Algen vom Sonnenlicht abgeschnitten) Algonkisches Eiszeitalter damals war nur ein Pol (Europa) der Erde mit Eis bedeckt. Hinweise auf dieses Eiszeitalter durch Spuren von Eisbewegungen in den Gesteinen. Eokambrisches Eiszeitalter vor 750 Millionen Jahren bipolar Silur-Ordovizisches Eiszeitalter (vor 440 Millionen Jahren) Sahara Permokarbonische Eiszeitalter (vor 280 Millionen Jahren) Das letzte Eiszeitalter begann vor 2,6 Millionen Jahren und hält bis heute an. In diesen Zeitraum fällt die Entwicklungsgeschichte des Menschen. Es wird „Quartäres Eiszeitalter“ genannt. Eiszeit beschreibt eine besonders kalte Periode innerhalb eines Eiszeitalters, Ende der letzten Eiszeit vor Jahren (Abschmelzen der Gletscher)

9 Hominiden Frühhominiden Australopithecien vor 4 MJ (Australien)
Homo habilis vor 2,5 MJ (Afrika) Homo erectus 1,7 MJ Homo sapiens J Homo sapiens sapiens (rezente Mensch) nach Asien vor J nach Europa vor J, wo Neandertaler seit – J lebte! Homo florensis vor J auf Insel Flora

10 Kosmische Bedrohung ~ 150 bekannte Impakt-Krater auf der Erde
Auch nach dem Ende des Heavy Bombardements ist die Wahrscheinlichkeit von Einschlägen aus dem All gegeben Von Staubteilchen aus dem Sonnensystem wird die Erde ständig getroffen (besonders beim Durchgang einer Kometenbahn) Massenzuwachs der Erde t/Jahr Tunguska1908 ~ 30m, kein Krater, Explosion in der Atmosphäre ~ 150 bekannte Impakt-Krater auf der Erde

11 Dinosaurier waren im Erdmittelalter (Mesozoikum) für ~ 180 MJ (seit dem Trias) die größten und erfolgreichsten Tiere auf dem Land, im Wasser und in der Luft, ….. dann verschwanden sie auf geologischen Skalen abrupt vor 65 MJ (Grenze Kreide – Tertiär, Faunenschnitt) Was war geschehen? Bei der Geburt von Himmelskörpern geringer Masse – dazu zählen Kometen und die allermeisten Kleinplaneten – ging es wesentlich kühler zu. Deshalb ist der Gehalt an Iridium und Osmium in Steinmeteoriten bis zu mal größer als im Erdkrustengestein. Meteoriten enthalten fast alle Materialproben aus dem Kleinplanetenreich.

12 Stevns Klint in Dänemark – dort trennt eine zentimeterdicke rote Schicht aus Tonmineralen die Kalksteine aus der Kreidezeit (K) und dem Tertiär (T). Der Iridiumgehalt ist hier 160-mal höher als normal. • Dunkle Sedimentschicht markiert die K-T, reich an Iridium, Osmium, Gold, Platin in Häufigkeiten die für Meteoriten, aber nicht für die Erde typisch sind. • Geschockte Quarzkörner, die sich nur unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen bei Impakten bilden • Kugelförmige Fels - ‘Tröpfchen‘ → Kondensation geschmolzenen Materials in der Atmosphäre • Ruß als Beweis weltweiter Brände → Einschlag eines 10 –15 km großen Asteroiden

13 Asteroid trifft die Erde in leicht schrägem Winkel (1 Million Wasserstoffbomben)
Heißes Gestein gelangt in die Atmosphäre Tsunami dringt 1000 km ins Landesinnere … zurückfallendes Gestein löst weltweite Brände aus Staub in der Atmosphäre blockiert für Monate das Sonnenlicht, globale Abkühlung unterbricht die Nahrungskette Chemische Reaktionen in der Atmosphäre produzieren sauren Regen und Stickoxide, welche gelöst auch marines Leben aussterben lassen Extreme Kälte wird in Jahren/Jahrzehnten durch die hohe CO2 Konzentration in der Atmosphäre von extremer Wärme abgelöst

14 Weitere mögliche Szenarien
Klimaänderungen, welche durch starken Vulkanismus ausgelöst wurden Erhöhung der Mutationsrate durch erhöhte Strahlungsbelastung aufgrund zu schwachem Erdmagnetfeld oder zurückgegangener Ozonschicht durch Gamma Ray Burst (bis zu 55%) Supernova vor 2.8 MJ (über Fe-60-Isotope in der Ozeankruste nachgewiesen)  folgende Klimaveränderung erhöhte kosmische Strahlung, Kondensation, Wolkenbildung SN Entfernung 50 – 400 ly  verdreifacht UVB-Strahlung davon Phytoplankton stark betroffen

15 Supervulkane Caldera (Senke)
Yellowstone „Hot Spot“, Magmakammer 60 km lang, 40 km breit und 10 km stark, Fassung km³ Magma 3 unterschiedliche Ascheschichten (Alter 2 und 1,3 Millionen Jahren und Jahren) weisen auf einen regelmäßigen Zyklus von etwa Jahren hin. Nächster Ausbruch ist nach Auffassung von Geologen überfällig und Anzeichen eines Ausbruchs vermehren sich seit einigen Jahren. …. weltweit wird der Knall der Eruption zu hören sein, die Lava wird mehrere zehntausend Meter in die Atmosphäre geschleudert und regnet als dicke Schicht im Umkreis von mehreren hundert Kilometern nieder, feiner Staub wird um den ganzen Globus getragen, die Temperaturen werden auf 15 C° fallen, Änderung der Neigung der Erdachse, Kontinente werden zu Eiswüsten. Supervulkan Toba heutige mit Wasser gefüllte Caldera 100 km lang und 60 km breit auf Indonesien letzter Ausbruch vor Jahren, die Menschheit wurde auf wenige tausend dezimiert. .