Haas Lisa Astronomical aspects of the origin of life WS 12/13

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1 Haas Lisa Astronomical aspects of the origin of life WS 12/13 1

2 Lateinisch: habitare = wohnen Beschreibt ein System (einen planetaren Körper) das Leben über längere Zeiträume hinweg aufrecht erhalten kann 2

3 Klima regulieren Nährstoffe bereitstellen Nährstoffe wieder aufarbeiten Stabilität bieten Dynamisch sein, um sich lebensbedrohenden Änderungen anzupassen 3

4 Die Erde ist bis jetzt die einzige uns bekannte Welt, die Leben beherbergt. Carl Sagan, Pale Blue Dot,

5 Die Kriterien der Habitabilität sind abhängig von der Art des Individuums. Menschen Temperatur: 15 to 35 C Mikroorganismen Temperatur: -20 to 113 C CO2: <10hPa O2: >130 hpa, <300 hpa ph: ~neutral CO2: <100% O2: 0 to > 20 % ph: 0 to 13 Trockenheit Enger Bereich Intensive Strahlung Breiter Bereich 5

6 Temperatur -20 C bis +113 C Wasser Stress Aw=0,7 Salzgehalt Bis zu 30% Salzkonzentration ph 1-11 Nährstoffe Viele verschiedene Hungerzeiten Lange Toleranz Sauerstoff Aerob oder anaerob Strahlung Hohe Strahlenresistenz Fähigkeit der Sporenbildung!!! 6

7 Mikroorganismen alsanfang des Lebens In Boden, Luft und Wasser Anpassung an Extreme Anstieg des Sauerstoffs in der Atmosphäre Ermöglicht komplexeres Leben 7

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9 1. Geeignete Energiequelle 2. Biogene Elemente 3. Temperaturbereich für flüssiges Wasser 9

10 Licht oder chemische Energie Photoautotrophe= Sonnenlicht Chemoautotrophe= Chemische Energie Heterotrophe= organisches Material 10

11 Alle Moleküle haben KOHLENSTOFF(C)als Zentrales Atom. Hat die Fähigkeit lange Kettenstrukturen zu bilden. Weiters: Wasserstoff H Stickstoff N Sauerstoff O Phosphor P Schwefel S Spurenelemente (Na,Mg,B,He) 11

12 Biogene Elemente 12

13 Wasser dient als Lösungsmittel Diffusionsmittel Reaktionspartner Wärmeleiter 13

14 Als habitable Zone bezeichnet man im Allgemeinen den Abstandsbereich, in dem sich ein Planet von seinem Zentralgestirn befinden muss, damit Wasser dauerhaft in flüssiger Form als Voraussetzung für erdähnliches Leben auf der Oberfläche vorliegen kann. 14

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16 Temperatur: 480 C Druck: 92 bar Atmosphäre: 96,5 % CO 2 Wolken aus H 2 SO 4 Kein flüssiges Wasser auf Oberfläche Möglicherweise anaerobe acidophile Schwefelbakterien in den Wolken UNWAHRSCHEINLICH! 16

17 Epoche 1: Noachian Warm und feucht, Flüsse und vielleicht Ozeane Biosphäre Leben entstand ähnlich wie auf der frühen Erde vielfältige Mikrobenwelt Epoche 2: Frühes Hesperian Epoche 3:Spätes Hesperian Flüssiges Wasser nur sporadisch Wasser nurmehr in großen Tiefen und porösen Gestein Plankton unter dem Eis benthische Mikroben am Bodeneisbedeckter Seen im Permafrost Rückzug in Oasen endolithisch endoevaporitisch unterirdische Steinfresser Epoche 4: Amazonian Flüssiges Wasser nur im Untergrund, UV und kosmisches Licht Biosphäre entweder ausgestorben oder in unterirdischen Oasen 17

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19 Jupiter s Mond Geringe Größe-keine Atmosphäre Dicke Eisdecke Subglazialer Ozean Spalten und Verwerfungen zeigen Aktivität unter Eiskruste Leben? Lebewesen, die ihren Energiebedarf an heißen Quellen unterhalb der Oberfläche decken Aufheizung durch Gezeitenkräfte von Jupiter 19

20 Saturn s Mond H2O, N2,Co2, CH4 Kryovulkanische Aktivität Flüssiges Wasser im Bereich der vulkanischen Aktivität 20

21 Saturn s Mond -180 C Flüssiges Methan und Äthan Steine aus Wasser-Eis und Methan Komplexere organische Verbindungen Primitive Stoffwechselvorgänge?! 21

22 Leben entsteht zu einem gewissen Stadium der kosmischen oder Planetenevolution, wenn die rechten physikalischen und chemischen Voraussetzungen gegeben sind Christian De Duve,

23 e_documents/ringvorlesung_ws_09_10/rvl9_ws09_10_horneck.pdf / /8702_page-4/gallery-1/gallery_read-Image / Chemie für Biologen- Latscha, Kazmaier 23