- גיבוש כדור הארץ הפרימיטיבי
- תנאי כדור הארץ הפרימיטיבי
- הדיק איאון
- זה היה אוארוכיץ
- תהליכים פרוביוטיים
- מקור החיים
- הפניות
כדור הארץ פרימיטיבי הוא מונח המשמש להתייחס למה כדור הארץ שלנו היה במהלך 1000 הראשון שלה מיליון שנות קיומו. טווח זה מקיף את האדיון איאון (4,600–4,000 מ"ה) ואת התקופה היארוכית (4,000–3,600 מ"ה) של העיירה הארכאית (4,000–2,500 מָה). בגיאולוגיה פירושו הקיצור Ma (מלטינית, מגה-שנה) מיליוני שנים לפני ההווה.
עונות האדון, הארכאיקה והפרוטרוזואית (2500–542 מא) מהווים את הפרה-קמריין, ומתייחסים לסלעים שנוצרו לפני התקופה הקמבריתית. חלוקות המשנה של הפרה-קומבריה אינן יחידות סטרטיגרפיה רשמיות ומוגדרות כרונומטרית גרידא.
מקור: pixabay.com
גיבוש כדור הארץ הפרימיטיבי
ההסבר המקובל ביותר למקורו של היקום הוא תיאוריית המפץ הגדול, לפיה היקום התרחב מכרך ראשוני השווה לאפס (כל החומר מרוכז במקום אחד ברגע, שנקרא "ייחודיות") והגיע לנפח אדיר לפני 13.7 מיליארד שנה.
היקום היה כבר בן כמעט 9 מיליארד שנה כאשר, לפני 4.567 מיליון שנה, נוצרה מערכת השמש שלנו וכדור הארץ הקדום. אומדן מדויק מאוד זה מבוסס על תיארוך רדיומטרי של מטאוריטים המתוארכים למערכת השמש.
השמש נוצרה בעקבות התמוטטות אזור גז של המדיום הבין-כוכבי. דחיסת החומר היא הגורם לטמפרטורות הגבוהות שלה. הדיסק המסתובב של גז ואבק יצר ערפילית סולארית פרימיטיבית, ממנה מגיעים מרכיבי מערכת השמש.
את היווצרות כדור הארץ הקדום ניתן להסביר על ידי "המודל הסטנדרטי של התהוות פלנטרית."
אבק קוסמי מצטבר בתהליך של התנגשויות הצטברות, תחילה בין גופות שמימיות קטנות, אחר כך בין כוכבי לכת עובריים בקוטר של עד 4,000 ק"מ, סוף סוף בין מספר קטן של גופים פלנטריים גדולים.
תנאי כדור הארץ הפרימיטיבי
במהלך ההיסטוריה הארוכה שלו, כדור הארץ הקדום עבר שינויים עצומים בתנאי הסביבה שלו.
התנאים הראשוניים, המאושרים כנחותים, היו עוינים לחלוטין לכל צורות החיים. הטמפרטורות שהפכו את כל החומרים היבשתיים לחלק מים של מאגמה, ההפצצה על ידי מטאוריטים, אסטרואידים וכוכבי לכת קטנים, ונוכחותם של חלקיקים מיוננים קטלניים שהובאו על ידי רוח השמש בולטים.
בהמשך התקרר כדור הארץ הפרימיטיבי, מה שמאפשר את הופעת קרום האדמה, המים הנוזלים, האטמוספרה והתנאים הפיזיקו-כימיים החיוביים להופעת המולקולות האורגניות הראשונות, ולבסוף, למקור החיים ולשימורם.
הדיק איאון
הידע של ה- Hadic Aeon מקורו בניתוח של מספר קטן של דגימות סלע יבשתיות (שנוצרו בין 4,031 ל- 4.0 Ma), כשהוא משלים עם מסקנות המבוססות על חקר המטאוריטים וחומרים שמימיים אחרים.
זמן קצר לאחר היווצרות כדור הארץ, כבר באדיון אידיאון, התרחשה התנגשות העטרה גדולה אחרונה עם גוף שמימי בגודל של מאדים. האנרגיה של הפגיעה נמסה או אדה הרבה מכדור הארץ.
התפשטות על ידי קירור והצטברות אדים יצרו את הירח. החומר המותך שנותר על כדור הארץ יצר אוקיינוס של מאגמה.
גרעין כדור הארץ, העשוי ממתכת נוזלית, מגיע מעומק אוקיינוס המאגמה. הסיליקה המתמזגת שמקורה בקרום כדור הארץ היוותה את השכבה העליונה של אותו אוקיינוס. הדינמיות הגדולה של שלב זה הביאה להתמיינות הגרעין, המעטפת, קרום כדור הארץ, פרוטוקיאנו ואווירה.
בין 4,568 ל -4.4 מא, כדור הארץ היה עוין לחיים. לא היו יבשות ומים נוזליים, היה שם רק אוקיאנוס של מאגמה שהופצץ בעוצמה על ידי מטאוריטים. עם זאת, בתקופה זו החלו להתפתח התנאים הכימיים-סביבתיים הנחוצים לקיום החיים.
זה היה אוארוכיץ
בדרך כלל מניחים כי החיים מקורם בשלב כלשהו במעבר בין העידון האדיאון לתקופה היארוכית, אם כי לא ידוע על שום מיקרו-מאובנים המוכיחים זאת.
התקופה היארוכית הייתה תקופה של היווצרות והשמדת קרום כדור הארץ. היווצרות הסלע העתיקה ביותר הידועה, שנמצאת בגרינלנד, קמה לפני 3.8 מיליארד שנים. Vaalbará, יבשת-העל הראשונה שהייתה לכדור הארץ, הוקמה לפני 3.6 מיליארד שנה.
במהלך התקופה היארוכית, בין 3,950 ל- 3,870 מא, האדמה והירח סבלו מהפצצה חזקה ביותר של מטאוריטים שהסתיימה תקופת רגיעה שנמשכה 400 מיליון שנה. מכתשי הירח (כ -1,700 בקוטר העולה על 20 ק"מ; 15 בקוטר 300–1200 ק"מ) הם התוצאה הנראית ביותר של הפגזה זו.
על כדור הארץ, ההפצצה הזו הרסה את מרבית קרום האדמה וגרמה לאוקיאנוס לרתוח, והרגה את כל החיים למעט, ככל הנראה, חיידקים מסוימים, כנראה קיצוניים, המותאמים לטמפרטורות גבוהות. החיים היבשתיים היו על סף הכחדה.
תהליכים פרוביוטיים
בעשור השני של המאה העשרים הציע הביוכימאי הרוסי אלכסנדר אופרין כי החיים מקורם בסביבה כמו כדור הארץ הפרימיטיבי באמצעות תהליך של התפתחות כימית שהובילה בתחילה להופעת מולקולות אורגניות פשוטות.
האטמוספירה הייתה מורכבת מגזים (אדי מים, מימן, אמוניה, מתאן) שהיו מתנתקים לרדיקלים על ידי פעולת אור UV.
השילוב מחדש של הרדיקלים הללו היה מייצר מקלחת של תרכובות אורגניות, ויוצר מרק קדמוני בו התגובות הכימיות היו מייצרות מולקולות המסוגלות לשכפל.
בשנת 1957, סטנלי מילר והרולד אורי הדגימו, בעזרת מכשיר המכיל מים חמים ותערובת הגז של אופרין, ניצוצות חשמליים, כי התפתחות כימית יכולה הייתה להתרחש.
ניסוי זה ייצר תרכובות פשוטות המצויות בדברים חיים, כולל בסיסי חומצות גרעין, חומצות אמינו וסוכרים.
בשלב הבא של האבולוציה הכימית, ששוחזר גם כן בניסוי, היו התרכובות הקודמות מחוברות זו לזו ויוצרים פולימרים שהיו מצטברים ליצירת פרוטוביונים. אלה אינם מסוגלים לשכפל, אך הם בעלי קרומים למחצה וריגולים כמו אלה של תאים חיים.
מקור החיים
פרוטוביונים היו הופכים להיות יצורים חיים על ידי רכישת יכולת ההתרבות, העברת המידע הגנטי שלהם לדור הבא.
במעבדה ניתן לסנתז פולימרים RNA קצרים. בין הפולימרים שנמצאים בפרוביוטינים כנראה היה RNA.
כשהמאגמה התמצקה, ויזמה את היווצרות קרום כדור הארץ הפרימיטיבי, התהליכים הסחריים של הסלעים ייצרו טיט. מינרל זה מסוגל לספוג פולימרים RNA קצרים על משטחייו המיובשים, ומשמשים תבנית להיווצרות מולקולות RNA גדולות יותר.
במעבדה הוכח כי גם פולימרים RNA קצרים יכולים לתפקד כאנזימים, מה שמזרז את שכפולם האישי. זה מראה שמולקולות ה- RNA יכלו להעתיק את הפרוביוטים, שבסופו של דבר מקורם בתאים, ללא צורך באנזימים.
השינויים (המוטציות) האקראיים במולקולות ה- RNA של הפרוביוטים היו יוצרים שונות עליה יכול היה הברירה הטבעית לפעול. זו הייתה ההתחלה של התהליך האבולוציוני שמקורו בכל צורות החיים על כדור הארץ, החל מפרוקריוטות לצמחים וחוליות.
הפניות
- Barge, LM 2018. בהתחשב בסביבות פלנטאריות במקור מחקרי חיים. תקשורת טבע, DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
- Djokic, T., Van Kranendonk, MJ, Campbell, KA, Walter, MR, Ward, CR 2017. סימני החיים המוקדמים ביותר על אדמות שנשתמרו בכ- ca. מרבצי מעיינות חמים של 3.5 גה. תקשורת טבע, DOI: 10.1038 / ncomms15263.
- פאולר, CMR, Ebinger, CJ, Hawkesworth, CJ (עורכים). 2002. כדור הארץ הקדום: התפתחות פיזית, כימית וביולוגית. החברה הגיאולוגית, פרסומים מיוחדים 199, לונדון.
- Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. שמש צעירה, כדור הארץ הקדום ומקור החיים: שיעורים לאסטרוביולוגיה. שפרינגר, היידלברג.
- Hedman, M. 2007. עידן הכל - כיצד המדע חוקר את העבר. הוצאת אוניברסיטת שיקגו, שיקגו.
- Jortner, J. 2006. תנאים להופעת החיים על כדור הארץ הקדום: סיכום והשתקפויות. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית ב ', 361, 1877–1891.
- קסלר, SE, Ohmoto, H. (עורכים). 2006. התפתחות האווירה המוקדמת, ההידרוספרה והביוספרה: אילוצים ממרבצי עפרות. החברה הגיאולוגית של אמריקה, בולדר, ספר זכרונות 198.
- Lunine, JI 2006. תנאים גופניים על כדור הארץ הקדום. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית ב ', 361, 1721–1731.
- אוג, ג'ג, אוג, ג, גראדשטיין, FM 2008. סולם הזמן הגיאולוגי התמציתי. קיימברידג ', ניו יורק.
- רולינסון, HR 2007. מערכות כדור הארץ הקדומות: גישה גאוכימית. בלקוול, מלדן.
- Shaw, GH 2016. האטמוספרה והאוקיאנוסים הקדומים של כדור הארץ, ומקור החיים. שפרינגר, צ'אם.
- Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. היקום המתפתח ומקור החיים - החיפוש אחר השורשים הקוסמיים שלנו. שפרינגר, ניו יורק.
- Wacey, D. 2009. החיים המוקדמים על כדור הארץ: מדריך מעשי. שפרינגר, ניו יורק.
- Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. שביטים ומקור החיים. World Scientific, ניו ג'רזי.