ETH-Studie: Phosphor, Stickstoff und Zufall – weshalb die Erde ein Sonderfall ist
Nur wenige Planeten besitzen die chemischen Voraussetzungen für Leben. Warum das so ist und weshalb die Erde in dieser Hinsicht einen Glücksfall darstellt, konnten Forschende der ETH Zürich zeigen.
Damit auf einem Planeten Leben entstehen kann, braucht es gewisse chemische Elemente in ausreichenden Mengen. Auf keinen Fall fehlen dürfen Phosphor und Stickstoff. Das zeigt eine Studie unter der Leitung von Craig Walton, Postdoktorand am Centre for Origin and Prevalence of Life der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, und ETH-Professorin Maria Schönbächler.
So sei Phosphor unentbehrlich für den Aufbau der DNA und RNA, die genetische Informationen speichern und übertragen, und für den Energiehaushalt der Zellen. Stickstoff sei unter anderem ein unverzichtbarer Bestandteil von Proteinen, die für den Aufbau, die Struktur und die Funktion von Zellen essenziell sind. Ohne diese beiden Elemente könne sich aus lebloser Materie kein Leben entwickeln, wie es in der Mitteilung der ETH Zürich vom Montag weiter heisst.
Die Studie zeige, dass sich bereits während der Bildung des Planetenkerns entscheidet, ob genügend Phosphor und Stickstoff vorhanden sind. «Entscheidend während der Kernbildung ist, dass es genau die richtige Menge an Sauerstoff gibt, damit Phosphor und Stickstoff auf der Planetenoberfläche bleiben», wird Walton, der Erstautor der Studie, zitiert.
Erde als Glücksfall im Universum
Auf der Erde sei genau dies vor etwa 4,6 Milliarden Jahren der Fall gewesen – was sie zu einem chemischen Glücksfall im Universum gemacht habe.
Walton und seine Co-Autorinnen konnten in zahlreichen Modellierungen zeigen, dass nur in einem erstaunlich schmalen Bereich mittlerer Sauerstoffverhältnisse – einer sogenannten chemischen Goldlöckchenzone – sowohl Phosphor als auch Stickstoff in ausreichender Menge im Mantel verbleiben.
Die neuen Erkenntnisse könnten verändern, wonach Forschende Ausschau halten, wenn sie nach Leben im Universum suchen, betont die ETH. Bislang habe der Fokus vor allem auf der Frage gelegen, ob ein Planet über Wasser verfüge. Gemäss Walton und Schönbächler greift dies jedoch zu kurz.
Die chemischen Grundvoraussetzungen für Leben können Astronomen indirekt messen, wenn sie mit grossen Teleskopen fremde Sonnensysteme beobachten. Jene, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung stark von unserem Sonnensystem unterscheiden, seien keine guten Orte, um nach Leben im Universum zu suchen, wird Walton zitiert. (sda)
