Ingen ved med sikkerhed, hvornår eller hvordan livet på Jorden begyndte.
Det er så længe siden, at man skulle tro, alle spor efter eventuelt liv i Jordens ungdom for længst var blevet slettet.
Men indkapslet i oldgamle ædelsten fra Grønland mener danske forskere, at de har fundet tegn på noget af det tidligste liv, vi kender på Jorden. Der er tale om bittesmå organismer, som efter alt at dømme levede for 3,7 milliarder år siden, konkluderer en ny undersøgelse i det højt ansete videnskabelige tidsskrift Nature.
»Vi har brugt en ny teknik til at undersøge, hvad der gemmer sig inden i nogle bittesmå lommer inden i ædelsten. Vores undersøgelse viser, at det formentlig er rester af encellede organismer, som i sin tid er blevet fanget og indkapslet stenene,« siger Tue Hassenkam, som er lektor ved Nano-Science Center, Kemisk Institut på Københavns Universitet, og som er førsteforfatter på det nye studie.
Et kontroversielt dansk fund
En af udfordringerne ved at søge efter tegn på Jordens tidligste liv er, at Jordens overflade hele tiden bliver fornyet – det er kun ganske få steder på Jorden, at man kan finde materiale fra Jordens ungdom. Et af de steder er Isua i Grønland, hvor der findes et helt bælte af bjergarter, der er blevet aflejret for 3,7-3,8 milliarder år siden.
\ Tidlige tegn på liv
Man regner med, at Jorden er omkring 4,5 milliarder år gammel.
Ingen ved præcist, hvornår livet på Jorden opstod.
I granatsten fra Isua i Grønland har danske forskere fundet nye tegn på, at der fandtes liv for 3,7 milliarder år siden.
Tidligere i år annoncerede et forskerhold, at de havde fundet tegn på liv i bjergarter fra Canada, som var mellem 3,77 og 4,28 milliarder år gamle.
I 2015 hævdede et andet forskerhold, at de havde fundet tegn på liv i en 4,1 milliarder år gammel zirkonkrystal fra Vestaustralien.
I starten af 00’erne blev den dansk-grønlandske geolog Minik Rosing verdenskendt, da han proklamerede, at de 3,7 milliarder år gamle bjergarter fra Isua indeholdt tegn på liv. En kontroversiel påstand på daværende tidspunkt, fordi det betød, at livet på Jorden således var opstået 200 millioner år tidligere end hidtil troet.
I den nye undersøgelse har Tue Hassenkam og Minik Rosing brugt helt nye og avancerede teknikker til at undersøge ædelsten fra Isua. De nye undersøgelser bekræfter Minik Rosings teori og giver dermed yderligere styrke til ideen om, at de grønlandske sten indeholder nogle af de tidligste tegn på liv på Jorden.
»Det har været meget omdiskuteret gennem årene, om det virkelig var tegn på liv, som var blevet fundet i bjergarterne i Isua. I det nye studie ser de på nogle af de samme slags bjergarter, men med nye teknikker. Det nye og spændende er, at det ser ud til at bekræfte, at det er liv, som man ser spor efter,« siger Bo Barker Jørgensen, som er professor ved Aarhus Universitet og selv har forsket i mikroorganismer og tidligt liv, men som ikke været en del af den nye undersøgelse.
Flere forskellige beviser
Tue Hassenkam påpeger, at det er en særlig styrke, at der nu er flere forskellige typer af beviser, som tyder på, at bjergarterne i Isua indeholder 3,7 milliarder år gammelt liv.
»Man kan sammenligne det med en mordsag. Jo flere beviser man har, des bedre. Ud fra de data og beviser, som vi på nuværende tidspunkt har indsamlet, er den bedste forklaring simpelthen, at der er tale om liv,« siger Tue Hassenkam.
De tidlige tegn på liv er fundet inden i en sten af typen granat – en rødlig ædelsten. Forskerne fandt ædelstenen begravet i klipperne i Isua og tog den med hjem på laboratoriet på Københavns Universitet. Her blev granatstenen forsigtigt åbnet, og indholdet i bittesmå ’lommer’ i stenen blev analyseret.
Indholdet bestod primært af kulstof, som er en yderst vigtig ingrediens i livet på Jorden, men forskerne fandt også andre af livets ingredienser.
På baggrund af komplicerede analyser – som vi vender tilbage til senere i artiklen – konkluderer forskerne, at disse stoffer sandsynligvis har været en del af encellede organismer, som levede i havet for mindst 3,7 milliarder år siden. På et tidspunkt blev mikroorganismerne aflejret på havbunden, og det er denne fortidige havbund, som i dag befinder sig på jordoverfladen ved Isua i Grønland.
Skeptisk forsker betvivler fund
Ikke alle forskere er imidlertid fuldstændigt overbeviste om, at ingredienserne i granatstenen er tegn på tidligt liv. Den amerikanske geokemiker Elizabeth Bell, som selv forsker i tidligt liv, siger til Videnskab.dk, at hun er »bekymret for«, om indholdet i stenen potentielt set kan være blevet forurenet med materiale fra et senere tidspunkt i Jordens historie.
»Jeg er bekymret for, om klippen, som de har undersøgt i studiet, er yngre (end det omgivende materiale, red.) eller om selve kulstoffet måske er blevet injiceret i klippen under senere hydrotermiske ændringer,« lyder det i en e-mail fra Elizabeth Bell, som er geokemiker ved University of California.
Det afviser de danske forskere imidlertid. De fortæller, at granaten, som indeholder kulstoffet – en ingrediens fra det potentielle liv - er fundet i bjergarter og sedimenter, som er helt ubrudte, og derfor er dateringen af materialet meget sikker, lyder det.
»Kulstoffet var en del af det oprindelige sediment og er ikke tilført gennem senere revner eller lignende, der kan have introduceret det organiske materiale. Der er et utal af artikler som understøtter denne observation. Dateringen af de sedimentære lag bygger på meget præcise dateringer af granitlag,« påpeger Minik Rosing og Tue Hassenkam i en fælles mail, som svar på Elizabeth Bells bekymring.
Andre fund af tidligt liv
Bo Barker Jørgensen fra Aarhus Universitet mener også, at den nye undersøgelse – set i sammenhæng med tidligere undersøgelser – ligner et tegn på 3,7 milliarder år gammelt liv i klipperne fra Isua i Grønland.
»Efter min mening er det mest sandsynligt, at der er tale om mikroorganismer, som har været i stand til at lave organiske forbindelser. Man kan godt spekulere på, om det, de ser, kan være blevet dannet på andre måder, men den slags spekulationer bliver nemt mere usandsynlige, end at det bare er liv,« siger Bo Barker Jørgensen.
Der er da heller ikke noget nyt i, at geologer og geokemikere går til hinandens arbejde med en vis portion skepsis. Det er ekstremt svært og delikat at tolke på kemiske spor efter liv, som ikke blot har millioner, men milliarder af år bag sig.
I 2015 proklamerede Elizabeth Bell selv, at hendes forskergruppe formentlig havde fundet Jordens ældste tegn på liv inden i en 4,1 milliarder år gammel sten – en zirkon-krystal – fra det vestlige Australien. Bells eget fund blev imidlertid også betvivlet af andre forskere. (Læs mere her)
Det samme gjaldt, da et helt andet forskerhold tidligere i år annoncerede, at de måske havde fundet Jordens ældste tegn på liv i klipper fra Quebec-provinsen i Canada. Klipperne var cirka 3,77 milliarder år gamle – måske endda helt op til 4,28 milliarder år, lød det fra forskerne bag studiet. Dette fund blev imidlertid også betvivlet af blandt andet danske Minik Rosing – læs mere i denne artikel.
Sådan gjorde forskerne
I den nye undersøgelse har de danske forskere kastet sig over jagten på liv i de milliarder år gamle sten med nye og avancerede metoder.
Da forskerne havde åbnet den gamle granatsten, brugte de følgende instrumenter til at undersøge indholdet:
- Et atomart kraftmikroskop (Atomic Force Microscope). Et avanceret mikroskop, der kan undersøge materialer ved hjælp af en lillebitte nål, der mærker på materialerne – lidt på samme måde som en blind mand, der famler sig frem for at undersøge noget ukendt. Mikroskopet kan give oplysninger om meget små detaljer, i undersøgelsen kan forskerne ’mærke på’ ganske få atomer ad gangen.
- En infrarød laser. Ved at bestråle materialet med infrarødt lys, kan man undersøge, hvilke kemiske bindinger der er mellem de enkelte atomer og molekyler. Det kan man kort fortalt, fordi materialerne absorberer lyset forskelligt, alt efter hvilke kemiske bindinger der er imellem dem.
Fandt livets ingredienser i stenen
Ved hjælp af det atomare kraftmikroskop kunne forskerne blandt andet konstatere, at de mest grundlæggende af livets ingredienser sad indkapslet i granatstenen, forklarer Tue Hassenkam.
»Livet består primært af fem elementer – brint, kulstof, ilt, nitrogen og en lille smule fosfor. Vi finder alle disse elementer inden i stenen på nær brint. Men det er præcist sådan, som man ville forvente,« forklarer Tue Hassenkam.
Forskerne kan nemlig se på granatstenen, at den har været varmet op til 500-600 grader igennem længere tid. Ved denne kogende varme temperatur vil et ethvert indhold af brint være fordampet fra stenen, forklarer Tue Hassenkam.
»Det er simpelthen blevet trykkogt igennem nogle millioner år, og på den måde er alt brint sevet ud af prøven. Modsat kulstof og de andre elementer kan brintgas sive ud, selvom det er helt omsluttet af sten. Så i virkeligheden er det en styrke, at vi ikke finder brint i vores prøver, for det tyder på, at indholdet i prøven ikke er blevet forurenet. Hvis jeg for eksempel havde rørt ved prøven eller hostet på den, ville vi finde rester af brint,« forklarer Tue Hassenkam.
Kemiske bindinger tyder på liv
Så langt så godt. Indholdet i granatstenen passer altså med, at ingredienserne til liv er tilstede. De rette ingredienser er imidlertid ikke et bevis for liv.
Men ved hjælp af det infrarøde lys kan forskerne se, at ingredienserne sidder bundet sammen på en måde, som man ville forvente, hvis det engang havde været liv, forklarer Tue Hassenkam. De kemiske bindinger mellem stofferne tyder altså på fortidigt liv.
»Det er helt nyt at bruge infrarød laser til at undersøge kemiske bindinger som tegn på det tidligste liv. Deres analyser tyder på, at der er organiske forbindelser (tegn på liv, red.) i prøven. Det organiske materiale er ganske vist blevet voldsomt nedbrudt, så man ikke kan genkende de oprindelige molekyler, men nogle af de kemiske bindinger er blevet hængende selv efter at være blevet opvarmet til 500 grader,« siger Bo Barker Jørgensen fra Aarhus Universitet.
»De hæfter sig specielt ved bindingerne mellem kulstof og ilt og kulstof og kvælstof. De mener, det er nedbrydningsrester fra organisk materiale, som blev dannet for 3,7 milliarder år siden,« tilføjer han.
Tue Hassenkam uddyber:
»Hvis man tager noget helt banalt organisk materiale og udsætter det for samme omgang, som vores prøve har været igennem – altså opvarmer det til 500-600 grader – så ender man med et slutprodukt, som passer fuldstændig med, hvad vi så i vores prøver,« siger han.
Kulstof 12 kan være tegn på liv
Tue Hassenkam påpeger, at de nye analyser skal ses i sammenhæng med andre tegn på liv fundet i klippestykker fra Isua.
\ Fotosyntese og kulstof
Fotosyntesen er en proces, hvor planter og visse mikroorganismer får energi.
Ved fotosyntesen bruger de levende organismer sollys til at omsætte atmosfærens indhold af kuldioxid (CO2) til organisk materiale og ilt.
Kuldioxid består af ilt og kulstof.
Kulstof i atmosfæren findes i to stabile varianter (isotoper) – kulstof 12 og kulstof 13.
I organisk materiale skabt af fotosyntese – altså af liv – vil der være mere kulstof 12 end i ikke-organisk materiale.
Kilde: Tue Hassenkam
»Hidtil har man kun fundet tegn på liv med én metode. Men nu har vi flere forskellige metoder, som tyder på liv,« siger Tue Hassenkam.
I metoden, som er blevet brugt hidtil, har forskerne fokuseret på bjergarternes indhold af forskellige varianter af kulstof. Kulstof findes nemlig naturligt på Jorden i to meget stabile udgaver (isotoper), kaldet kulstof 12 og kulstof 13.
I organisk materiale, som stammer fra liv, finder man normalt mere kulstof 12 end i materiale, som ikke stammer fra liv.
»Livet er kemisk proces, og den kemiske proces udvælger kulstof 12 frem for kulstof 13. Fotosyntesen (se faktaboks) fungerer simpelthen ikke lige så godt med kulstof 13. Det betyder, at man ser en underrepræsentation af kulstof 13, når man undersøger organiske materialer fra liv. Der er simpelthen mindre kulstof 13 i biologisk materiale end i ikke-biologisk materiale,« siger Tue Hassenkam.
Netop derfor har man i både klipper fra Isua og sten fra andre steder på Jorden brugt indholdet af kulstof 12 og kulstof 13 som indikator på liv.
»Men det er ikke et fuldstændig sikkert bevis. For der findes også nogle få kemiske processer, som ikke er biologiske, men som kan lave samme forhold mellem kulstof 12 og kulstof 13, som biologiske processer kan. Derfor er den slags analyser af kulstof ikke et endegyldigt bevis. Det er derfor, vi har været på jagt efter en anden type bevis,« slutter Tue Hassenkam.
