Jordens äldsta fossil ger oss ledtrådar om livet på Mars

När forskare i Grönland tillkännagav upptäckten av de äldsta fossilerna i livet som någonsin hittats, var naturvetenskapsgemenskapen uppenbarligen upphetsad. De 3,7 miljarder år gamla bergarterna från Grönland är stromatoliter, som innehåller de fossila resterna av komplexa mikrober som vanligtvis finns i grunda vatten. De skildrar livsformer som är långt mer evolutionärt avancerade än vad forskare trodde var möjliga på den tiden i jordens historia.

Men resultaten av fynden gick långt bortom den av jordens gränser - de drabbade astrobiologins framtid, eller sökandet efter utdöd eller existerande utomjordiskt liv.

För att förstå varför, kom ihåg att jorden bildades för 4,6 miljarder år sedan, men det kom inte snyggt upp med en båge ovanpå. Istället var vår planet precis som alla andra barn: flyktiga, våldsamma och oförutsägbara. Mycket av ytan var fortfarande smält lava som var nedkylning, och det blev pummeled av jätte asteroider och utrymme skräp som fortfarande virvlar runt solsystemet.

Från 4,1 till 3,8 miljarder år sedan blev denna pummeling extra dålig under en period kallar forskare den sena tunga bombardementen (LHB). Det har tidigare funnits att den takt som jorden drabbades av kollision var tillräcklig för att utplåna alla befintliga livsformer och i grunden vända jordens sterila.

Så vad säger en fossil av komplicerat mikrobiellt liv från 3,7 miljarder år sedan om sökandet efter utomjordingar? Tre möjligheter, faktiskt.

I det första och mest tråkiga fallet kunde fossilerna helt enkelt vara bevis på att LHB var faktiskt mindre fientligt och våldsamt som vi ursprungligen föreställde oss. Tidigt liv levde faktiskt i en mer fredlig miljö än vi antog. Denna uppenbarelse skulle vara fascinerande för forskare som raser upp jordens historia, men är mindre relevant för astrobiologin när det gäller utomjordingar.

Upptäckten kan också betyda att jordens första organismer kunde klara brutala miljöförhållanden, enligt Penelope Boston, direktören för NASA Astrobiology Institute. Bostons eget arbete centrerar kring livsutredningen i mycket ovanliga miljöer på jorden - ställen med extrema temperaturer, tryck, saltkoncentrationer, pH-nivåer, tungmetallkoncentrationer och solljus exponeringar för att nämna några. "Livet fortsätter att överraska oss på denna planet med vad som kan göra, så jag tror att det är ett legitimt förslag." Säger Boston.

De största konsekvenserna av de gröna fossilerna har att göra med solsystemet självt. Det finns trots allt massor av organismer på jorden som har utvecklats för att överleva och till och med trivs i helvete förhållanden som inte är så annorlunda från Mars, eller "Ocean Worlds" som Jupiter Moon Europa eller Saturnus Moon Enceladus. Det är inte längre galen att tänka utomjordingar kan vara beväpnad mot ett underjordiskt gejsers tryck, eller motstå UV-strålar som skulle steka våra egna ansikten.

De nya fossilerna kan vara särskilt uppmuntrande för astrobiologiska undersökningar på Mars. Boston säger att stromatoliterna är en ganska bra analog för att försöka jaga för tidiga livsformer på Mars. Vi vet att Mars var en gång en varmare planet som strömmande med sjöar och andra stora vattenkroppar. För några veckor sedan hittade Mars forskare ett omfattande nätverk av gamla flodbäddar som går tillbaka till 4 miljarder år.

"Vi ser inte fruktbart liv på ytan idag, men det kan ha varit tidigare", säger John Rummel, en tidigare seniorforskare för astrobiologi vid NASA och nuvarande biologiska professor vid East Carolina University. Omvänd. Rummel pekar på södra höglandet Mars som en "intressant utsiktsbild" för astrobiologisk forskning som kan ha tecken på biologisk aktivitet.

Å andra sidan kan fossilupptäckten betyda att de första organismerna kanske inte är lika resistenta än vi trodde, men att de helt enkelt utvecklades utomordentligt snabbt på bara ett par hundra miljoner år efter LHB, vridde manuset på tanken att habitatet Fönster för planeter i universum är korta och smala.

Livets utveckling antas ha spedat upp och formade jordens omvandling till en mer bebodig värld i sig, som en positiv återkopplingsslinga: När organismer blev mer komplexa utvecklade de biologiska mekanismer som förbrukade koldioxid och genererade fria syre - vilket hjälpte ge upphov till aeroba livsformer som snart blev oåterkalleliga väsentliga för naturliga processer som vattencykeln eller kvävecykeln. Dessa processer är fundamentalt knutna till livet och vice versa.

Men några cirklar av astrobiologi har nyligen lagt fram en uppfattning att om en planet kommer att etablera och bibehålla en stabil version av hållbarhet som jorden, måste den få de komplexa livsformerna att utvecklas snabbt … vilket betyder att fönstret för hållbarhet är kort och Det är förmodligen varför vi inte hittat extraterrestrials än.

Men de nya fossilerna kan vara ett tecken på att bostadsfönster faktiskt inte så smal, eftersom organismer kan utvecklas snabbare än vi trodde. Faktum är att resultaten är oerhört uppmuntrande för att undersöka exoplaneter som kretsar runt stjärnor som vi ursprungligen antagit var för unga för att vara värd för livet eller större stjärnor som brinner ut mycket snabbare än mindre.

Det finns för många obesvarade frågor hittills om fossiler som hindrar oss från att göra några slutsatser. Aditya Chopra, en astrobiologiforskare från Australian National University i Canberra, författade nyligen en studie som stöder tanken på små bostadsfönster. "Vi vet inte ännu om dessa 3,7 miljarder år gamla mikrobiella samhällen var komplexa och utbredda nog att modulera överflöd av växthus i en planskala för att motverka abiotiska återkopplingscykler som leder till banauppvärmning som på Venus eller kylning som på Mars," han berättar Omvänd.

Boston avvisar tanken på smala habitabilitetsfönster för livet, men tror inte att något scenario är mer trovärdigt än det andra. "Jag tycker att det är en väldigt jordcentrerad modell", säger hon. "När jag tittar på det otroliga antalet stjärnor i vår galax, antalet planeter vi upptäckt och fortsätter att upptäcka, har vi bara siffrorna på vår sida. Det kan vara att i ett givet solsystem finns det bara en eller två planeter som kan vara livs bärande. Men när man tittar på universum som helhet tror jag att det förmodligen är ett mycket vanligt fenomen."

Boston betonar att habitat och sökandet efter organismer som är förflutna eller närvarande på andra världar måste övervägas från fall till fall. Men det har aldrig varit en bättre tid att vara astrobiolog: Chopra anser att grönländska fossiler är ett ytterligare bevis på hur väsentlig tvärvetenskaplig forskning är att söka och förstå det utomjordiska livet. Boston instämmer: Det är så magnifikt att vi lever i en tid som jordskakande vetenskap produceras i en sådan fantastisk takt.

"Det är bara stupefying. Alla dessa saker är bara en evig glädje."