Wie viel Leben gibt es genau auf der Erde?

By | December 1, 2023

Was steckt in einer Zahl?

Laut einer aktuellen Berechnung eines Teams aus Biologen und Geologen gibt es auf der Erde mehr lebende Zellen – eine Million Billionen Billionen oder 10^30 in der mathematischen Schreibweise, eine 1 gefolgt von 30 Nullen – als es Sterne im Universum oder Körner gibt Sand auf unserem Planeten.

Was durchaus Sinn macht. Die überwiegende Mehrheit dieser Zellen sind Mikroben, die zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Bei vielen handelt es sich um Cyanobakterien, kleine Bläschen aus Energie und Chemie, die in Pflanzen und Meeren brodeln, das Leben, wie wir es kennen, zusammenbringen und Sonnenlicht extrahieren, um den Sauerstoff zu erzeugen, den wir zum Atmen brauchen.

Dennoch war ich verblüfft, als ich daran dachte, dass eine solche Berechnung durchgeführt werden könnte. In letzter Zeit höre ich Astrobiologen darüber auf, was das bedeutet. Könnte die Erde noch mehr Leben beherbergen? Könnte es weniger sein? Wie lange ist zu viel Leben?

„Die große Erkenntnis ist, dass die Erde dadurch wirklich als Maßstab für vergleichende Planetologie etabliert wird“, sagte Peter Crockford, Geobiologe an der Carleton University in Ottawa und Hauptautor des Berichts, der letzten Monat in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde. in einer E-Mail. Die Entdeckung „ermöglicht es uns, auf quantitativere Weise Fragen zu alternativen Bahnen zu stellen, denen das Leben auf der Erde hätte folgen können, und wie viel Leben auf unserem Planeten möglich sein könnte.“

Er sagte zum Beispiel: Was wäre, wenn sich die Photosynthese – diese wundersame Umwandlung von Sonnenlicht in Nahrung und Sauerstoff – nie entwickelt hätte?

Die Frage unterstreicht die lange und unterschätzte Beziehung zwischen Geophysik und Biologie.

Michael Kipp von der Duke University, der nicht an der Studie beteiligt war, schrieb in Current Biology Dispatches: „In der riesigen kosmischen Arena gibt es vielleicht Planeten, die schnell leben und jung sterben, während andere langsam und stabil sind.“ Wo befindet sich die Erde in diesem Spektrum?“ Caleb Scharf, Astrobiologe am Ames Research Center der NASA in Mountain View, Kalifornien, stimmte Dr. zu. „In den letzten Jahren gab es viele interessante Arbeiten, bei denen die Leute einen Schritt zurückgetreten sind, um wirklich darüber nachzudenken, wie das funktioniert.“ Leben entwickelt sich. Drucke auf einem Planeten“, schrieb er in einer E-Mail.

Er bezeichnete den Artikel von Dr.

Dem Fossilienbestand zufolge sind Geologie und Evolution seit 3,8 Milliarden Jahren in einem Tanz verwickelt, da unser Planet gerade mal 700 Millionen Jahre alt war. Damals tauchten die ersten einzelligen Lebewesen auf, vielleicht in Unterwasser-Vulkanschluchten, und ernährten sich von der chemischen Energie, die sie umgab.

Die Zellpopulation ist seitdem exponentiell gewachsen, selbst durch geologische Katastrophen und Aussterben, die neue Wege der Evolution eröffnet haben.

Die Saat für tierisches Leben wurde irgendwann in der Vergangenheit gelegt, als einige Bakterien lernten, Sonnenlicht zu nutzen, um Wassermoleküle zu spalten und Sauerstoff und Zucker zu produzieren. Vor 2,4 Milliarden Jahren, als die Photosynthese gut etabliert war, begann die Sauerstoffmenge in der Atmosphäre dramatisch anzusteigen. Das große Oxidationsereignis „war eindeutig das größte Ereignis in der Geschichte der Biosphäre“, sagte Peter Ward, Paläontologe an der University of Washington.

Ohne Photosynthese hätte der Rest der Schöpfung wenig zu essen. Aber es ist nur ein roter Faden in einem Netz geologischer Rückkopplungsschleifen, durch die Klima, Ozeane, Mikroben und Vulkane zusammenwirken, um den Globus grundsätzlich stabil und warm zu halten und das Wachstum von Leben zu ermöglichen.

Der Carbonat-Silikat-Kreislauf reguliert beispielsweise die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre; Das Gas speichert Wärme und sorgt dafür, dass die Temperatur auf dem Planeten weitgehend stabil bleibt. Regen transportiert Kohlendioxid aus der Luft in den Ozean; Vulkane vertreiben ihn erneut aus der Unterwelt. Infolgedessen sind nach Schätzungen von Dr. Crockford und seinen Kollegen im Laufe der Jahrtausende eine Milliarde Gigatonnen Kohlenstoff vom Gas zum Leben und wieder zurück gelangt. Dies stellt etwa 100-mal mehr Kohlenstoff dar, als auf der Erde vorhanden ist, was darauf hindeutet, dass im Prinzip jedes Kohlenstoffatom 100-mal recycelt wurde.

Der Aufstieg der Cyanobakterien löste vor etwa 550 Millionen Jahren die sogenannte kambrische Explosion aus, als vielzellige Lebewesen – Tiere – plötzlich in prächtiger Fülle im Fossilienbestand auftauchten. Wir machen uns auf den Weg zu den darwinistischen Rennen.

Crockford und seine Kollegen erkannten, dass sie das Wachstum der Zellpopulation im Laufe der Zeit verfolgen konnten, indem sie Mineralisotope und die Sauerstoffmenge in alten Gesteinen maßen. Dadurch konnten sie das gesamte Leben schätzen, das die Erde seit ihrer Entstehung hervorgebracht hat – etwa 10^40 Zellen, etwa 10 Milliarden mehr als derzeit existiert.

Obwohl diese Zahl enorm erscheint, stellt sie nur 10 % aller Zellen dar, die entstehen werden, wenn in einer Milliarde Jahren der Vorhang für das Leben auf der Erde fällt. Wenn die Sonne altert, wird sie laut Astronomen heller, was den Verschleiß verstärkt und Kohlendioxid abfängt. Gleichzeitig nimmt mit der allmählichen Abkühlung des Erdinneren die vulkanische Aktivität ab, wodurch die Wiederauffüllung von Treibhausgasen verhindert wird.

Daher, so Dr. Crockford, „ist es unwahrscheinlich, dass die Biosphäre der Erde während der gesamten bewohnbaren Lebensspanne des Planeten jemals über ∼10^41 zeitintegrierte Zellen hinaus wachsen wird.“

Aber vorerst schrieben Dr. Crockford und seine Kollegen in ihrem Artikel: „Eine Ausweitung der derzeit relativ hohen Primärproduktivitätsraten wird wahrscheinlich mehr Leben in kürzerer Zeit quetschen.“ Je mehr Zellen vorhanden sind, desto öfter vermehren sie sich und produzieren mehr Mutationen, erklärte Dr. Crockford. Wir, die Bewohner der Biosphäre der Erde, haben eine Milliarde Jahre voller Überraschungen vor uns.

Wenn es um andere Planeten gehe, sagte er, hätten wir immer noch nur grundlegende Informationen über ihre Größe und Bewohnbarkeit sowie über unsere Vorstellungskraft. Einige der Kandidaten, die am wahrscheinlichsten außerirdisches Leben beherbergen, sind eisbedeckte ozeanische Welten, die die Monde von Saturn und Jupiter sind – wie Europa, das bald von einem neuen Forschungsroboter, dem Europa Clipper, besucht wird.

Wenn in diesen Ozeanen Leben existiert, ist es wahrscheinlich primitiv, sagte Dr. Crockford, da diesen kalten Umgebungen nicht genügend Energie zur Verfügung steht, um die Evolution voranzutreiben.

„Allerdings“, sagte er, „wird es äußerst interessant, darüber nachzudenken, wie sich die Biosphäre dieser Eismonde verändern wird, wenn die Sonne heller wird.“

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