Çalışma, tatlı suyun ve yaşam için temel koşulların Dünya’da düşünülenden yarım milyar yıl önce ortaya çıktığını ortaya koyuyor

Gezegende yaşamı başlatmak için iki bileşene ihtiyacımız var: kuru toprak ve (tatlı) su. Açıkça söylemek gerekirse suyun tatlı olması şart değildir, ancak tatlı su yalnızca kuru topraklarda bulunabilir.

Ancak bu iki koşulun karşılanması durumunda yaşamın yapı taşları olan amino asitler ve nükleik asitler, evrim döngüsünün başlangıcını müjdeleyen somut bakteri yaşamına dönüşebilir.

Dünyadaki en eski yaşam parçalı kaya kayıtlarımızda kaldı 3,5 milyar yaşındabazı kimyasal veriler bunun böyle olabileceğini gösteriyor 3,8 milyar yaşında. Bilim insanları yaşamın daha yaşlı olabileceği hipotezini öne sürüyor ancak elimizde bunun doğru olduğunu kanıtlayacak hiçbir kayıt yok.

Yeni çalışmamız Yayınlanan Doğal yer bilimleri 4 milyar yıl önce Dünya üzerindeki tatlı su ve kuru karanın ilk kanıtını sağlıyor. Yaşamın beşiğinin (su ve toprak) Dünya’da ilk kez ne zaman ortaya çıktığını bilmek, sonuçta nasıl ortaya çıktığımıza dair ipuçları sağlıyor.

Su ve Toprak: yaşamın özü

Bir zaman makinesine girdiğinizi ve 4 milyar yıl öncesine gittiğinizi düşünün. Diskler durduğunda dışarı bakıyorsunuz ve etrafınızda uçsuz bucaksız bir okyanus görüyorsunuz. Bildiğiniz gibi mavi değil, demir ve diğer çözünmüş minerallerle kahverengidir. Gökyüzüne baktığınızda, koyu turuncu renkte, karbondioksit dumanlı ve düzenli olarak gelen göktaşlarının parıldadığı bir renk görüyorsunuz. Hayata misafirperver değil.

Bilim insanları, Dünya’nın 4 milyar yıl önce böyle göründüğünü düşünüyor. Ama yaptın mı?

Hayattan tüm umudunuzu kestiğiniz anda onu ufukta görürsünüz: Dünya. Zaman makinesini seyahat moduna geçirerek, bu geniş çıkıntılı kayalar ve arazi boyunca uçacaksınız.

Yanlarından lavların aktığı volkanik bir adaya girdiğinizi hemen fark edeceksiniz. Ama aynı zamanda yağmur damlalarını burnunuzda hissediyorsunuz ve yanardağın tabanındaki küçük havuzlarda su toplandığını fark ediyorsunuz. Dikkatlice ellerinizi sokun ve tadına bakın…tazedir. Dünya üzerinde tatlı suyun varlığına dair ilk kanıt en az 4 milyar yıl önceydi.

Tatlı su ve ortaya çıkan toprak el ele gider. Eğer Dünya’nın tamamı sular altında olsaydı, sahip olacağınız tek şey tuzlu okyanus suyu olurdu. Bunun nedeni, deniz suyu sızıntısı olarak bilinen bir olay olan tuzlu suyun yer altına inmek istemesidir.

Yani tatlı su bulursanız, kuru araziniz ve oldukça geniş bir alanınız olmalıdır.

Dünya’nın erken dönemlerinde tatlı su ve karanın olduğunu nasıl biliyoruz?

Tatlı su deniz suyundan çok farklıdır. Açıkçası şöyle diyebilirsiniz, ama gerçekten bir zaman makinesiyle geriye gidemiyorsanız, Dünya’da birinin veya her ikisinin de var olup olmadığını nasıl bileceksiniz?

Cevap, o zaman kapsülünde saklanan kaya kayıtlarında ve kimyasal sinyallerde bulunuyor. Dünya 4,5 milyar yaşın biraz üzerindedir ve bilim adamlarının keşfettiği en eski kayalar 4 milyar yaşın biraz üzerindedir.

Gezegenimizin ilk 500 milyon yılını gerçekten anlayabilmek için, bir zamanlar eski kayalardan gelip daha genç kayalarda biriken kristallere bakmamız gerekiyor.

Kayalardan farklı olarak korunmuş en eski kristaller çok daha eskilere dayanıyor 4,4 milyar yıl kadar önce. Bu ultra yaşlı kristallerin büyük bir kısmı Dünya üzerinde tek bir yerden geliyor: Batı Avustralya’nın orta batısındaki Jack Tepeleri.

Ve biz de tam olarak oraya gittik. Hava koşullarına ve değişime karşı aşırı direnciyle ünlü olan zirkon adı verilen bir mineralden binden fazla kristalin yaşını belirledik.

Bu çok önemlidir, çünkü milyarlarca yıl boyunca birçok ardışık süreç, kristallerin ilk oluştuğu andaki ilk kimyasal sinyali silebilir. Diğer mineral türlerinin çoğunun değiştirilmesi kolaydır; bu süreç onların orijinal kimyasını silecek ve bize Dünya’nın derin geçmişi hakkında hiçbir ipucu vermeyecektir.

Gerçekten eski tahıllar

Çalışmamız, analiz ettiğimiz tüm kristallerin yaklaşık %10’unun 4 milyar yıldan daha eski olduğunu gösteriyor. Bu küçük görünebilir, ancak dünyadaki diğer yerlerle karşılaştırıldığında çok büyük miktarda çok eski tahıllar var.

Bu taneciklerin tatlı su kaydı içerip içermediğini öğrenmek için, eskimiş zirkon taneleri üzerinde küçük iyon ışınları kullanarak ağır oksijenin hafif oksijene oranını ölçtük. Oksijen izotop oranı olarak bilinen bu oranın deniz suyu için zaman içinde kabaca sabit olduğu, tatlı su için ise çok daha hafif olduğu düşünülmektedir.

Açıkçası, 4 milyar yıl önceki zirkon kristallerinin küçük bir kısmı, yalnızca tatlı su ve kayanın etkileşimi sonucu oluşmuş olabilecek çok hafif bir iz taşıyordu.

Zirkon değişime karşı oldukça dayanıklıdır. Jack Hills’teki zirkonun bu hafif oksijen imzasına sahip olması için, tatlı su tarafından değiştirilen kayaların erimesi ve ardından hafif oksijen izotopik imzasını zirkonumuza aktarmak için yeniden katılaşması gerekiyordu.

Yani 4 milyar yıl önce Dünya’da tatlı su olması gerekirdi.

Yaşamın da Dünya tarihinde çok erken başlayıp başlamadığı, henüz emin olamadığımız bir sorudur. Ancak en azından 4 milyar yıl önce, yani gezegenimizin 4,5 milyar yıllık tarihinin çok erken bir döneminde, Dünya üzerindeki yaşamın beşiğinin kanıtını bulduk.