Vi förstår mer och mer om jordens tidigaste livsformer

 

I många studier har undersökts tecken på tidigt liv som bevarats i  bergarter. Men den här studien väver samman dessa data med genomiska studier av moderna organismer och nya genombrott om den utvecklande kemin i de tidiga haven, atmosfären och kontinenterna.

Studien beskriver hur jordens tidigaste livsformer – mikrober som O2-producerande bakterier och metanproducerande arkéer – formade och formades ur förändringar i haven, kontinenterna och atmosfären.

"Det centrala budskapet är att du inte kan se någon del av dokumentationen isolerat", beskriver Timothy Lyons, en UCR(University of California, Riverside) -framstående professor i biogeokemi och medförfattare till studien. Studien samlade experter inom biologi, geologi, geokemi och genomik och beskriver resan för jordens tidiga livsformer från deras första framträdande till deras uppgång till ekologiskt framträdande. I takt med att mikroberna ökade i antal började de påverka sin omvärld, bland annat genom att börja producera syre via fotosyntesen.

Resultaten inom varje område "överensstämmer ofta på anmärkningsvärda sätt", enligt Christopher Tino, UCR-doktorand under forskningstiden och huvudförfattare till studien som numera är postdoktor vid University of Calgary.

Specifikt visas i studien hur mikrobiellt liv konsumerade, omvandlade och spridde viktiga näringsämnen som innehåller kväve, järn, mangan, svavel och metan över hela jorden. Dessa biologiska händelser utvecklades och jordens yta förändrades dramatiskt tillsammans med och ibland på grund av nytt liv.

Kontinenter växte fram, solen blev ljusare och världen blev rik på syre Eftersom utvecklingen av nya biologiska vägar påverkade dessa grundämnescykler uppkom nya tidiga livsformer vilka påverkade och reagerade på miljön och utvecklade ekologiska fotavtryck i global skala.

Stenar som är miljarder år gamla saknar ofta de synliga fossiler som behövs för att berätta hela historien. Den här studien inkorporerade kemin hos dessa stenar och genomet hos levande släktingar för att bilda en heltäckande bild av forntida livsformer.

"I huvudsak beskriver vi jordens första tid utifrån mikrober som kunde förändra den globala miljön", beskriver Lyons, chef för Alternative Earths Astrobiology Center in the Department of Earth and Planetary Sciences. "Du måste förstå hela bilden för att fullt ut förstå vilka, vad, när och var mikrober utvecklades från att bara existera till att få en betydande effekt på miljön."

Många forskare har antagit att när en livsform väl dök upp på jorden blev den snabbt produktiv. Bara genom att sammanföra årtionden av forskning över discipliner, som Lyons, Tino och deras kollegor gjorde i denna artikel, kan forskare se skillnaden mellan blotta närvaron kontra dominansen av vissa mikrober. Ofta tog det hundratals miljoner år att utvecklas från en första existens till en framträdande plats.

"Mikrober som till en början hankade sig fram i trånga nischer i miljön skulle över tid bli stora populationer", beskriver Lyons.

Men studien besvarar likväl föga överraskande inte den eviga frågan. Var vi kommer från?

Studien kan även vara till hjälp i sökandet efter liv på andra planeter. – Om vi någonsin ska hitta bevis för liv bortom jorden kommer det med stor sannolikhet att baseras på processer och produkter från mikroorganismer, som metan och O2",beskriver Tino.

"Vi motiveras av att tjäna NASA i deras uppdrag", noterade Lyons, "särskilt för att hjälpa till med att förstå hur exoplaneter kan upprätthålla liv."

Studien som nyligen publicerades i tidskriften Nature Reviews Microbiology.  Utöver Lyons och Tino deltog i detta arbete   Gregory P. Fournier, Massachusetts Institute of Technology; Rika E. Anderson, University of Washington och Carleton College; William D. Leavitt, Dartmouth College; Kurt O. Konhauser, University of Alberta; och Eva E. Stüeken, University of Washington och University of St. Andrews.

Bild vikipedia. Stenar längs Saldasjöns strandlinje i Turkiet har med tiden bildats av mikrober som fångar mineraler i vattnet. Dessa mikrobialiter (Mikrobialit är en bentisk sedimentär avlagring gjord av karbonatlera (partikeldiameter < 5 μm) som bildas med förmedling av mikrober. ) var en gång i tiden en viktig del av livet på jorden. (NASA/JPL-Caltech)

Jorden borde kanske inte existerat

 

Merkurius, Venus, Jordens och Mars banor är kaosartade och datamodeller av banorna visar att dessa inre planeters banor borde resulterat i att planeterna kraschat samman för länge sedan. Men som vi vet har detta inte hänt. Ny forskning publicerad 3 maj i tidskriften Physical Review X visar varför det inte skett.

Planeter utövar ständigt en ömsesidig gravitationskraft på varandra vilket ständigt över tid något förändrar dess banor. De yttre planeterna (från Jupiter och utåt) är mycket större och motståndskraftigare mot små gravitationskrafter och upprätthåller därmed mer stabila banor.

I slutet av 1900-talet visade matematikern Henri Poincaré att det är matematiskt omöjligt att lösa ekvationer som styr rörelserna för tre eller flera interagerande objekt. Ett matematiskt problem  känt som "trekroppsproblemet". 

 Därför ökar osäkerheten i detaljerna om planeternas plats var de bildades och banhastighet över tid. Med andra ord: Det är möjligt att utarbeta två scenarier där avstånden mellan Merkurius, Venus eller ex , Mars och jorden skiljer sig åt med minsta möjliga avstånd och mängd utan att en av planeterna slår in i någon av de andra eller avviker från varandra. Den tid det tar för två  banor med nästan identisk början att avvika med en viss mängd från varandra är känd som Lyapunov-tiden i det kaotiska systemet. 1989 utarbetade Jacques Laskar astronom och forskningschef vid National Center for Scientific Research och Paris Observatory och medförfattare till den nya studien den karakteristiska Lyapunov-tiden. För planetbanorna i det inre solsystemet var denna bara 5 miljoner år (tiden för hur länge de haft sina nuvarande banor). 

Det betyder i princip att man förlorar en siffra var 10: e miljon år, beskrev Laskar det för Live Science. Så, till exempel, om den initiala osäkerheten i planetens position är 15 meter så är den 10 miljoner år senare 150 meter; Efter 100 miljoner år går ytterligare 9 siffror förlorade vilket ger en osäkerhet på 150 miljoner kilometer vilket motsvarar avståndet mellan jorden och solen. I grund och botten har du då ingen aning om var planeten då är, beskriver Laskar.

Medan 100 miljoner år kan verka som en lång tid, är solsystemet över 4,5 miljarder år och bristen på dramatiska händelser av en planetkollision eller en planet som kastas ut från all denna kaotiska rörelse har inte skett vilket verkar förbryllade enligt forskare.

Kanske dock vår måne som bildats enligt Theia-teorin genom att en planet  kraschade med jorden kan ses som en banförändrande händelse? 

Laskar undersökte problemet genom att genom datorsimulering ge olika utgångspunkter för de inre planetbanorna under de kommande 5 miljarder åren och gå från ett ögonblick till nästa. Han fann då 1 % chans risk för en planetkollision i framtiden. Med samma tillvägagångssätt beräknade han att det i genomsnitt skulle ta cirka 30 miljarder år för någon av planeterna att kollidera statistiskt. Genom att använda matematik identifierade Laskar och hans kollegor sedan för första gången "symmetrier" eller "bevarade kvantiteter" i gravitationsinteraktionerna som skapar en "praktisk barriär för planeternas kaotiska vandring.

Dessa framväxande kvantiteter förblir nästan konstanta och hämmar vissa kaotiska rörelser men inte helt och hållet alla.

Kanske man skulle ta med balans också i förståelsen?

Bild vikipedia som visar den Kaotiska rörelsen av tre samverkande, nästan likadana partiklar. Trekroppsproblemet.

Hur kan världens regimer reagera om vi upptäcker en utomjordisk civilisation.

 

I en nyligen publicerad artikel med titeln "Geopolitical Implications of a Successful  SETI Program" i pre-print site arXiv.org ger tre författare ett möjligt scenario för om vi upptäcker en främmande intelligens därute.

 De tre är forskare vid olika institutioner inklusive NASA, Penn State ETI Center, Filosofiska institutionen vid Spring Hill College och Harvard Law School. Huvudförfattaren är Jason T. Wright från Penn State University. 

I artikeln diskuteras om vad händer om ETI (Extraterrestrial intelligence)  är en  tekniskt avancerad och hotfull intelligens? Om de är som conquistadorerna var för Sydamerika en invasionsarmé av äventyrare.  Stephen Hawking uttryckte denna rädsla 2010 när han sa: "Sådana avancerade utomjordingar skulle kanske vara nomader som vill erövra och kolonisera alla planeter de kan."

Artikel är ett svar på en tidigare artikel som publicerades 2020 som heter "The Search for Extraterrestrial Intelligence: A Realpolicy Consideration." Den artikeln publicerades även den i tidskriften Space Policy och gav en ny tonvikt på diskussionen kring potentiell kontakt med en ETI. Författarna  Kenneth Wisian och John Traphagan. Wisian kommer från Center for Space Research vid University of Texas. Traphagan är från Institutionen för religionsvetenskap och Programmet in Human Dimensions of Organizations, också vid University of Texas. I ovan artikel hänvisas till deras artikel WT 2020.

Vad som är riskabelt med att upptäcka en signal och svara på den visar vår erfarenhet av realpolitik.

Realpolitik definierar Merriam-Webster som "Politik baserad på praktiska och materiella faktorer snarare än på teoretiska eller etiska mål." I WT 2020 använder författarna denna definition av realpolitik från historikern John Bew: "... synen på mellanstatliga relationer där 'föreställningen om att staten skulle kunna regleras eller kontrolleras genom lag är bristfällig' och att 'makten endast lyder större makt'."

Realpolitik är den smutsiga och petiga politiken mellan politiska grupper, vanligtvis nationer. Realpolitik är skild från den oration som politiska ledare använder i val och offentliga situationer, där ledare använder politisk teater för att svänga befolkningsagendan och främja  skeenden till orsaker som passar den politiska makten. Realpolitik handlar om maktens mekanik i vår värld.

Mänsklighetens natur har genom tiderna inte förändrats. Makt önskas alltid och av alla partier eller diktatorer. Vi kan  se på Tysklands invasion av Polen där de hittade på en anledning för att detta skulle få tyska folket att acceptera detta. I dag ser vi Ryssland som vilselett ryska folket och har stöd från folket för sin invasion av Ukraina som har stora likheter med Nazitysklands ursäkter för sin invasion. Tyskarna annekterade bland annat Österrike under förevändning att folket där ville bli en del av Tyskland. Idag använder Ryssland samma agenda då de påstår att ryssar I Ukraina krävt anslutning till Ryssland. Samma agenda åter igen samma förlust för en stormakt väntar säkert. Lögnen för maktens skull är diktatorers redskap och har historiskt alltid.

Om vi passivt upptäcker en signal från en ETI kan det vara oroande för religiösa människor. Deras världsbild kan bli allvarligt hotad och det kan bli betydande omvälvning i religiösa länder eller till och med religiöst extremistiskt våld. Det skulle även vara revolutionerande för forskare men de flesta skulle gå vidare med sina liv. Men hur skulle nationer och deras politiska ledare reagera?

När nationer tävlar med varandra kommer det att finnas ett visst mått av realpolitik. Och när det gäller kontakt med en ETI ger monopolisering av den kontakten potentiella fördelar för nationen som monopoliserar den. "Historien om internationella relationer sett genom linsen av den realistiska politiska traditionen av realistiskt politiskt tänkande tyder på att det finns en risk för konflikt om den upplevda fördelen med monopoltillgång till ETI-kommunikationskanaler", skriver författarna i WT 2020. "Denna möjlighet måste beaktas när man analyserar de potentiella riskerna och fördelarna med kontakt med ETI." En stat på Jorden och då tänker vi kanske i första hand på stormakterna kan gå i maskopi med en utomjordisk intelligens och därmed ta makt över hela vårt klot politiskt, ekonomiskt eller invasionsmässigt.

Om en regering monopoliserar kommunikationen med ETI kan den få ett tekniskt försprång. Föreställ dig att Kina, Ryssland eller USA får den tekniska fördelen. Eller Nordkorea, Iran, etc. Detta är den realpolitiska lins som författarna undersöker. Det kan leda till konflikter eller andra oönskade konsekvenser. Vi vet inte vilken slags statsskick ETI föredrar.

Vilken specifik teknisk fördel kan uppnås vid kontakt? Vi har redan tillräckligt med kärnvapen för att utplåna civilisationen på Jorden. Vi har biovapen. Kan  ETI oavsiktligt dela information som kan göra det möjligt för monopoliseraren att bygga någon form av supervapen?

Det bästa sättet att hindra statliga aktörer från att ens tro att de kan få monopol är genom öppenhet snarare än att genom strängare säkerhets- och statliga polisiära åtgärder förhindra detta. Men är detta ens möjligt. Avtal i all ära men de bryts om en stat som ser fördelarna med detta och tar det beslutet. Vi har exempel i nutid på detta som vi vet.

Det finns en viss enighet om riskerna vid kontakt. "W&T:s legitima oro är att blotta uppfattningen om ett informationsmonopol kan räcka för att skapa en farlig konflikt", skriver författarna i tidningen. Historien visar oss att antagonistiska nationer kan vara paranoida, delta i sabelskrammel och till och med inleda farliga situationer för omvärlden om de tror att de är i fara. Med alla okända faror kring potentiell kontakt med en ETI skulle oron och rädslan vara svårare för vissa samhällen än för andra. Den totalitära staten skulle se fler hot mot sin existens än öppna demokratiska stater.

En annan punkt gäller säkerheten för forskare som arbetar med kontakt med ett europeiskt innovationspartnerskap. "Men även om vi har goda skäl att undvika omfattande säkerhetsskydd av anläggningar i sig, finns det fortfarande andra skäl att vidta säkerhetsåtgärder avsedda att skydda SETI-utövarna själva, särskilt vid upptäckt", skriver författarna. Dessa forskare kan mycket väl bli mål för trakasserier och till och med övergrepp. Det finns många galenskaper och galningar där ute vilket COVID-pandemin visade oss med ett överflöd av antivetenskapligt propagerande. Ex Att vissa anser att judeutrotningen inte skett, vaccinationsmotståndare och att USA aldrig landat med människor på månen och  Trumps trams om valfusk som höll på att kosta livet för många.

Forskarna ställer slutligen frågan vad vi anser att världen ska göra när vi kontaktar en ETI.

Jag anser vi ska vara mycket försiktiga med att söka kontakt. Vi ska låta bli helt.  Det är en annan sak om de söker kontakt efter att ha upptäckt att vi finns. Då får vi försiktigt visa att vi är ett fredligt folk, Hur det nu ska gå till (min anm.).

Bild wikimedia på en möjlig aliens.

Jordens dagslängd har mystiskt ökat

 

Atomklockor, i kombination med exakta astronomiska mätningar visar att dagens längd plötsligt ökat och ingen förstår varför.

Detta får kritiska effekter inte bara för vår tidtagning utan även exempelvis på GPS och annan teknik som numera styr våra liv.

Om vi börjar från början har det under de senaste decennierna upptäckts att jordens rotation runt sin axel det som avgör hur lång en dag är har ökat. Det har resulterat i att  dygnen blivit  kortare; i själva verket satte vi i juni 2022 rekord för den kortaste dagen under det senaste halvseklet.

Men sedan 2020 har denna förkortning avmattats och nu blir dagarna  längre igen, varför är ett mysterium.

Medan klockorna i våra telefoner visar att det finns exakt 24 timmar på ett dygn varierar den faktiska tiden det tar för jorden att slutföra en rotation runt sin axel. Dessa förändringar förändras långsamt  under perioder på miljontals år till nästan omedelbara förändringar. Jordbävningar och stormar kan tillfälligt ha en betydelse.

Det är mycket sällan ett dygn är exakt 86400 sekunder (exakt 24 timmar). Under miljontals år har jordens rotation avtagit på grund av friktionseffekten som har samband med tidvattnet vars orsak är månen. Den processen lägger till cirka 2,3 millisekunder till längden på varje dag per århundrade.

För några miljarder år sedan var ett dygn  cirka 19 timmar men sedan ca 20000 år tillbaks är ett dygn 24 timmar.

 Men under de senaste 20000 åren har även en annan process gått i motsatt riktning och påskyndat jordens rotation. När den senaste istiden då smältande polarisar gjorde att yttrycket på jordens mantel resulterade i att denna började stadigt röra sig mot polerna vilket resulterade i en minskning av dygnslängden igen.

Precis som en balettdansös snurrar snabbare när denne för armarna mot kroppen - axeln runt vilken de snurrar - så ökar vår planets rotationshastighet när denna massa av mantel rör sig närmare jordens axel. Processen förkortar varje dag med cirka 0,6 millisekunder per århundrade.

Men det finns ett överraskande skeende när vi tar bort de rotationshastighetsfluktuationer som vi vet händer på grund av tidvatten och säsongseffekter. Trots att jorden nådde sin kortaste dag den 29 juni 2022 verkar det långsiktiga skeendet likväl ha skiftat från förkortning till förlängning av dygnet igen sedan 2020. Denna förändring saknar motstycke under de senaste 50 åren.

Orsaken till  förändringen är inte förstådd. Den kan bero på förändringar av vädersystem, La Niña-händelser exempelvis även om dessa har inträffat tidigare. Det kan vara ökad avsmältning av inlandsisarna även om de inte har avvikit enormt från sin stadiga smälthastighet de senaste åren. En del har frågat sig om det kan ha att göra med den enorma vulkanexplosionen i Tonga som sprutade ut enorma mängder vatten i atmosfären. Men det verkar inte troligt med tanke på att detta utbrott inträffade i januari 2022.

Forskare har spekulerat i att denna senaste svårförklarade förändring i planetens rotationshastighet är relaterad till ett fenomen som kallas "Chandler wobble" – vilket innebär en liten avvikelse i jordens rotationsaxel som sker i  cirka 430 dagsperioder. Observationer från radioteleskop visar även att vacklandet har minskat de senaste åren vilket visar att Chandler wobble och 430 dagsperioden kan ha ett samband (men det är en teori).

En annan eventuell möjlighet som är trolig är att inget specifikt har förändrats inuti eller runt jorden. Det kan bara vara långsiktiga tidvatteneffekter som arbetar parallellt med andra periodiska processer som ger en tillfällig förändring av jordens rotationshastighet.

Att exakt förstå jordens rotationshastighet är däremot avgörande för en mängd applikationer numera - navigationssystem som GPS kan inte fungera helt perfekt annars. Med några års mellanrum sätter tidsbevarare också in språngsekunder i våra officiella tidsskalor för att se till att tidsskalorna inte glider ur synkroniseringen med vår planets dygnsrytm och  internet vilkets applikationer (ex GPS)  annars riskerar att kollapsa över tid om vi inget gör  åt fenomenet.

Uppgifterna som ligger till grund för ovan inlägg är från https://theconversation.com/ och skribenter är Matt King Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania och

Christopher Watson Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania Disclosure statement.

Bild pxhere.com

Jordklotets kärna läcker.

Jordklotets kärna läcker. Inte att förväxla med manteln som är flytande och varifrån magma och lava kommer ut i vulkaner och är utgångsplatsen för plattornas rörelser och jordbävningar.


En ny studie visar att den innersta delen av planeten kärnan som i första hand innehåller järn och nickel men även andra metaller läcker. Läcker volframisotop 182 och 184.

Läcker till  i manteln plymer, av vilket  en del så småningom når jordytan.

Fynd tyder läckage av isotoperna har skett till manteln under de senaste 2,5 miljarder åren, säger forskarna i The Conversation, en webbplats där forskare skriver om sin forskning för allmänheten.


Detta kemiska utbyte mellan kärnan och mantelns plymer kunde upptäcktas i havets basalt och har sitt ursprung från plymer i manteln säger forskarna i studien.

Men denna skillnad i volfram från ickeläckage är mycket liten volfram-182:s sammansättning i mantel och kärna förväntades skilja sig med endast ca 200 delar per miljon (ppm). ”Färre än fem laboratorier i världen kan göra denna typ av analys som visar detta”, skrev forskarna i The Conversation.


Beloppet för volfram i de bergarter som undersöktes avslöjade en läcka från kärnan. Under Jordens livstid fanns det en stor förändring i W-182-till-W-184 förhållandet i jordens mantel fann forskarna. Konstigt nog har jordens äldsta bergarter högre W-182-till-W-184 förhållande än de flesta senare bildade stenar.


”Förändringen i förhållandet 182W/184W av manteln anger att volfram från kärnan har läckt in i manteln under lång tid”, skrev forskarna i The Conversation.


Jorden är ca 4,5 miljarder år gammal. Jordens äldsta stenar från manteln från vulkanutbrott hade dock inte några betydande förändringar av volfram isotoper. Detta tyder på att från 4,3 miljarder fram till 2,7 miljarder år sedan, det var lite eller inget utbyte av material från kärnan till den övre manteln säger  forskarna.



Men under de senaste 2,5 miljarder åren har volfram isotoperna sammansättningen i manteln förändrats avsevärt. Varför hände detta?


Ingen kan med säkerhet säga detta. Min uppfattning (min anm) är att det tagit så lång tid från Jordens kärnas skapelse till det att volfram kunde läckas ut. Det behövdes en transporttid kanske från det innersta av kärnan till dess yttersta delar innan läckage kunde ske.
  

Bild från Vikipedia

Mystiska förändringszoner i Jordens mantel

Mystiska zoner djupt ner i jordens mantel ger sken av att vara mineral vilken fällts ut från en forntida magmaocean bildad vid den kollision som  skapade månen.

Dessa upptäckta zoner finns mycket djupt ner i manteln, nära jordens kärna. 


Manteln i sig är cirka 2 900 kilometer tjock och zonerna vilka rör sig i denna är ca 100 km stora. Hur många som finns vet man inte bara att de finns.

De är kända endast genom seismiska vågor   vid jordbävningar.


Det indikerar då sin existens genom sitt sätt att skilja sig från mantelrörelser i övrigt. Dess sammansättning antas bestå av järnoxid-rika mineral bildade redan för 4,5 miljarder år sedan.


Det var då en stor asteroid krockade med Jorden och den blandning som då uppstod formade en måne med samma sammansättning som Jorden då också fick. Den måne vi idag ser på vår natthimmel. 


Med ovan upptäckt har vi förstått något mer (i teorin) av mantelns rörelsemönster och ovan annorlunda zoners uppkomst .

Nu finns det överraskande svaret på varför Jordens första hav var rostgrönt.

Det fanns en tid då Jordens syrehalt i atmosfären var mycket låg. Det var i Jordens barndom.

Det fanns en tid då Jordens järn vilket idag finns inbäddat i malmådror var upplöst i stoff och inte rostade. Det var i Jordens barndom

Det fanns en tid då det första havet bildats. Ett hav där järnhalten var hög och järnet upplöst i mycket små partiklar. 

Ett hav med en rostgrön färg. Ett hav av upplöst järn.

Med tiden sjönk detta till botten och bildade tillsammans på sin väg där nere i avlagringar med andra mineral och sediment. Detta var början till den järnmalm vi idag bryter.

Men då syret i havet och luften var lågt för ca 2,5 miljarder år sedan då detta hände blev den rost som uppkom då av grönt slag. Bottnarna blev gröna av järnutfällningar och sedimentering på den tiden. 

Den röda rost vi ser idag uppkom senare och av syrets påverkan på järn. Det hände när syret ökade i atmosfären. Men det är en annan historia.

Därav ovan rubrik en gång var haven rostgröna. För mer information av ämnet och varifrån denna nya kunskap kommer följ länken här.

Bilden ovan  bör ha likhet med hur havets färg då såg ut.