Sonneneruptionen könnten Leben auf der Erde angekurbelt haben

Das Leben auf der Erde könnte durch eine Sonneneruption ausgelöst worden sein. Der NASA-Astrophysiker Vladimir Airapetian und der Chemiker Kensei Kobayashi der Yokohama National University haben anhand mehrerer chemischer Experimente gezeigt, wie Partikel von der Sonne mit dem Gas in der Erdatmosphäre kollidieren und in der Folge Amino- und Carbonsäure bilden. Diese beiden Säuren sind die Grundbausteine der Proteine von Lebewesen.

Generell geht die Wissenschaft schon seit Jahrzehnten der Frage nach, wie sich Aminosäuren gebildet und Leben begünstigt haben. Die bekannteste Theorie stammt aus 1800. Forscher*innen glauben, dass das Leben in einer Art kleinem, warmem Teich seinen Anfang nahm. Dabei handelte es sich um eine Suppe aus Chemikalien, die durch Blitze, Hitze und anderen Energiequellen aktiviert wurden. Vermischt würden sie dann in konzentrierter Menge organische Moleküle bilden.

Eher CO2 und molekularer Stickstoff

Dieser "Teich" wurde im Jahr 1953 im Labor von Stanley Miller der University of Chicago nachgebaut. Er kreierte ein Gemisch aus Methan, Ammoniak, Wasser und molekularem Wasserstoff. Damals hat man angenommen, dass diese Gase reichlich in der Erdatmosphäre vorkommen. Miller zündete wiederholt einen elektrischen Funken, um Blitze zu simulieren. Eine Woche später wurde der Teich analysiert und 20 verschiedene Aminosäuren nachgewiesen.

„Aus den grundlegenden Komponenten der fühen Erdatmosphäre können diese komplexen organischen Moleküle künstlich hergestellt werden“, erzählt Airapetian. Allerdings hat sich hinsichtlich dieser Theorie in den vergangenen 70 Jahren einiges geändert. Denn Forscher*innen glauben nun, dass Ammoniak (NH3) und Methan (CH4) gar nicht so reichlich vorhanden waren in der frühen Erdatmosphäre als zunächst angenommen. Stattdessen gehen sie davon aus, dass die Atmosphäre vielmehr aus CO2 und molekularem Stickstoff bestand. Diese beiden Gase brauchen allerdings sehr viel Energie, um abgebaut zu werden. Zwar können sie auch Aminosäuren bilden, allerdings nur in reduzierter Menge.

Neues Experiment

Statt Blitzen schlägt Ariapatian als alternative Energiequellen daher Sonnepartikel vor. 2016 hatte er eine Studie veröffentlicht, indem er vorschlug, dass die Sonne in den ersten 100 Millionen Jahren der Erde um rund 30 Prozent schwächer war. Doch massive Sonnenseruptionen ("Superflares"), die wir heute nur alle 100 Jahre beobachten können, habe es damals alle 3 bis 10 Tage gegeben. Die Partikel werden bei Superflares fast mit Lichtgeschwindigkeit freigesetzt. Sie kollidierten regelmäßig mit unserer Atmosphäre und lösten dabei chemische Reaktionen aus.

Um ihre Vermutung zu belegen, kreierten Airapetian und Kobayashi ein Gasgemisch, das der frühen Erdatmosphäre entsprach. Sie mischten CO2, molekularen Stickstoff, Wasser und Methan. Dieses Gemisch beschossen sie entweder mit Photonen, um die Sonnenpartikel zu simulieren oder aktivierten sie mit Funkentladungen, um die Blitze zu simulieren.

Sonnenpartikel versus Blitze

Das Ergebnis: Sofern der Methan-Anteil über 0,5 Prozent war, produzierten die mit Protonen, also Sonnenpartikel, beschossenen Gemische nachweisbar Amino- und Carbonsäuren. Die Funkentladungen (Blitze) hingegen brauchen rund 15 Prozent Methan, um die Säuren zu formen. Und auch dann nur in geringen Mengen.

Das lässt darauf schließen, dass eine Sonneneruption wahrscheinlicher zur Entstehung von Leben geführt hat, zumal die Sonnenpartikel eine effizientere Energiequelle als Blitze zu sein scheinen.

Die Studie wurde im Journal Life veröffentlicht.