Als je in de jaren zeventig een professional - een bioloog, archeoloog of geoloog - zou vragen hoe oud het leven op aarde was, zou je een heel voorzichtig 'ik weet het niet'-antwoord krijgen. We weten dat de aarde al bewoond werd voordat zoogdieren, vogels, dinosauriërs, reptielen, vissen, schaaldieren en zelfs zeesterren en kwallen er waren - vóór de Cambrische explosie, die 500-600 miljoen jaar geleden plaatsvond. We weten dat ze een levende planeet was, maar we hebben hier ongelooflijk weinig bewijs van. Ondanks het feit dat zich meer dan een half miljard jaar een zeer indrukwekkend fossielenbestand heeft verzameld, legt het proces van fossielenvorming bepaalde beperkingen op aan ons vermogen om terug te kijken in het verleden. Gewoonlijk zijn de lichamen van dieren bedekt met water en bovenop - met bodemsedimenten, en dit is hoe fossielen worden gevormd die we kunnen bestuderen. Inderdaad, anders zou de aarde bezaaid zijn met lijken van dode wezens en reptielen.
Maar er is sedimentair gesteente waarin de fossielen zijn opgeslagen. Als je echter te veel lagen op je fossielen legt, zal de combinatie van druk en tijd leiden tot veranderingen in deze rotsen, en dus in hun inhoud. In een rots die begint te veranderen, zullen fossielen alleen achterblijven als de rots gedeeltelijk is veranderd. Er blijft niets meer over in volledig getransformeerde rotsen. Daarom, als je een wetenschapper zou vragen die de natuurlijke geschiedenis van de aarde 40 jaar geleden bestudeert, hoe oud het leven op aarde is, zou hij je vertellen dat een of twee miljard jaar al nauwkeurig is, maar het kunnen er meer zijn - maar het zal niet mogelijk zijn om te bewijzen.
We kunnen tenslotte niet gewoon terug in de tijd gaan en ontdekken wat er toen was; het enige dat we nog hebben uit die tijd zijn kleine stukjes fossiel. Het land is sindsdien veel veranderd. Als drie miljard jaar geleden gigantische lantaarnpalen die gebruikmaken van cellulaire communicatie op onze planeet rondzwierven, zouden we er misschien nooit iets van weten.
En toch hebben we sinds de jaren zeventig iets geleerd: zelfs als de fossielen zelf er niet meer zijn, als ze niet langer gedemonteerd en niet onderscheiden worden, laten de overblijfselen van organisch materiaal een speciale signatuur achter in de vorm van koolstof. Deze "koolstofdatering" kan worden gebruikt om de verhouding van koolstof-14 tot koolstof-12 in organismen te meten, aangezien beide vormen van koolstof worden geabsorbeerd door organisch materiaal, en koolstof-14 wordt gegenereerd in de bovenste atmosfeer door kosmische straling en vervalt na ongeveer 5700 jaar. Zolang je leeft, adem je in en adem je beide vormen van koolstof in; wanneer je ontbindt, vervalt koolstof-14 en wordt niet vervangen door nieuwe koolstof-14. Daarom, als je de verhouding van koolstof-14 tot koolstof-12 zou kunnen meten, zou je - ruwweg, binnen een paar duizend jaar - kunnen achterhalen hoe lang geleden dat specifieke organisme stierf.
Radiokoolstofdatering stelt ons in staat enkele honderdduizenden jaren terug in de tijd te gaan voordat koolstof-14 te laag wordt om effectief te zijn. Maar er is nog een andere vorm van koolstof die we nog niet hebben genoemd, en dat allemaal in één adem van lucht: koolstof-13, dat, net als koolstof-12, stabiel is en ongeveer 1,1% van andere vormen van koolstof bevat.
Levende organismen geven - voor zover we kunnen nagaan - de voorkeur aan koolstof-12 boven koolstof-13 omdat metabolische enzymen efficiënter met de eerste reageren. Als je een oude koolstofbron vindt die rijk is aan koolstof-12, niet -13, dan is dat een goed bewijs dat dit de overblijfselen zijn van een oude levensvorm. Door grafiet te bestuderen, een vorm van pure koolstof die is afgezet in sterk gemetamorfoseerde rotsen (zirkoon), waren we in staat om veel dieper te kijken dan de barrière van 1-2 miljard jaar en het ontstaan van leven op aarde te verplaatsen tot een punt 3,8 miljard jaar geleden - dat wil zeggen, na slechts 750 miljoen jaar na de vorming van de aarde. Maar in 2015 hebben we onszelf overtroffen.
Promotie video:
Nadat we afzettingen van grafiet hebben ontdekt in zirkonen die 4,1 miljard jaar oud zijn, vooral rijk aan koolstof-12, hebben we nu solide bewijs dat het leven op aarde de planeet gedurende 90% van zijn geschiedenis vergezelt, en misschien zelfs langer. Als je uiteindelijk op een bepaalde plaats de resten van organisch materiaal vindt, betekent dit dat organisch materiaal minstens zo oud zal zijn als de plaats waar het werd begraven, en misschien zelfs ouder. Zoveel ouder dat je zou denken dat de aarde met leven kwam.
Misschien wel.
Er is een hypothese die bekend staat als de panspermia-hypothese, en zolang er autoriteitsfiguren achter staan, zal deze enigszins gezaghebbend zijn. Zie je, de aarde werd geboren na meer dan negen miljard jaar kosmische evolutie. De vulling, die later de basis van onze planeet vormde, bestond daarvoor uit andere generaties sterren die planetaire nevels werden, supernovaresten en zelfs neutronensterren, waardoor ons heelal royaal met zware elementen werd begiftigd.
In veel gevallen zijn deze zware elementen met elkaar verbonden in buitengewoon interessante moleculaire ketens die we tegenwoordig beschouwen als 'echt organisch materiaal'.
Wanneer meteorieten, zoals de Murchison-meteoriet, de aarde raken, kunnen we analyseren wat ze binnenin hebben. We vinden allerlei interessante organische moleculen, maar het meest interessante eraan zijn de aminozuren. Ondanks dat ongeveer 20 aminozuren een belangrijke rol spelen in de levensprocessen op aarde, vonden we in deze meteoriet ongeveer 100 unieke aminozuren. Het is duidelijk dat de ingrediënten van het leven in het hele universum overvloedig aanwezig zijn. We vonden zelfs aminozuren op de maan, wat aangeeft dat degene die aminozuren naar de aarde bracht, dit gebeurde vóór de vorming van de maan, minder dan 100 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel.
En als alle ingrediënten aanwezig zijn, zou er misschien een primitieve levensvorm voor iedereen aanwezig moeten zijn? Als al het leven op aarde een universele gemeenschappelijke voorouder heeft, zouden er dan vele vormen van ultraprimitief leven in het heelal kunnen zijn, waarvan er één het beste is aangepast aan de omgeving van de jonge aarde, heeft overleefd, bloeide, evolueerde en andere overtrof? We hebben niet genoeg bewijs om deze hypothese te verkiezen boven andere, maar als we de drempel steeds verder blijven verleggen: 4,3 miljard jaar geleden, 4,4 miljard, 4,45 miljard … hebben we geen andere keus dan te concluderen, dat de aarde in zekere zin "levend" werd geboren.
Misschien bevatten de geisers van Enceladus, de zwarte rokers op de maan Triton van Neptunus of zelfs de besneeuwde bergkammen van Pluto deze primitieve levensvormen, en dat het het bombardement van kometen en andere objecten uit de Kuipergordel was die deze primitieve levensvormen tot ons brachten. Het beste van deze theorie is dat we het kunnen testen als we besluiten een missie naar deze werelden te sturen.
ILYA KHEL
