Sebuah planet yang merupakan kandidat untuk dihuni pasti akan mengalami bencana, tabrakan, dan peristiwa tingkat kepunahan di atasnya. Jika hidup ingin bertahan dan berkembang di dunia, ia harus memiliki kondisi intrinsik dan lingkungan yang tepat untuk memungkinkannya bertahan. Di sini, ilustrasi lingkungan awal Bumi mungkin terlihat menakutkan, tetapi kehidupan entah bagaimana masih menemukan jalan. (NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER)

Bagaimana Rasanya Ketika Kehidupan Dimulai Di Bumi?

Planet ini memiliki kehidupan di dalamnya, dalam beberapa bentuk atau lainnya, hampir selama Bumi ada.

Jika Anda datang ke Tata Surya kami tepat setelah terbentuk, Anda akan melihat pemandangan yang benar-benar asing. Matahari kita akan memiliki massa yang sama dengan hari ini, tetapi hanya sekitar 80% sebagai bercahaya, sebagai bintang memanas seiring bertambahnya usia. Empat dunia batin yang berbatu masih akan ada di sana, tetapi tiga di antaranya akan terlihat sangat mirip. Venus, Bumi, dan Mars semuanya memiliki atmosfer tipis, air cair di permukaannya, dan bahan-bahan organik yang dapat memunculkan kehidupan.

Sementara kita masih tidak tahu apakah kehidupan pernah terjadi di Venus atau Mars, kita tahu bahwa pada saat Bumi baru berusia 100 juta tahun, ada organisme yang hidup di permukaannya. Setelah milyaran tahun evolusi kosmik memunculkan unsur-unsur, molekul, dan kondisi dari mana kehidupan bisa ada, planet kita menjadi satu-satunya tempat tidak hanya itu, tetapi di mana ia berkembang. Untuk yang terbaik dari pengetahuan ilmiah kami, inilah langkah-langkah pertama itu.

Tampilan skala mikron dari organisme yang sangat primitif. Apakah organisme pertama terbentuk di Bumi atau sebelum pembentukan planet kita masih merupakan pertanyaan terbuka, tetapi bukti mendukung skenario di mana kehidupan muncul di dunia kita. (ERIC ERBE, COLORISASI DIGITAL OLEH CHRISTOPHER POOLEY, KEDUA USDA, ARS, EMU)

Kehidupan seperti yang kita tahu memiliki beberapa properti yang semua orang sepakati. Sementara kehidupan di Bumi melibatkan kimia berbasis karbon (membutuhkan karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, dan banyak elemen lain seperti fosfor, tembaga, besi, belerang, dan sebagainya) dan bergantung pada air cair, kombinasi elemen dan molekul lainnya mungkin adalah mungkin. Namun, empat sifat umum yang dimiliki semua kehidupan adalah sebagai berikut:

  1. Hidup memiliki metabolisme, di mana ia memanen energi / sumber daya dari sumber eksternal untuk digunakan sendiri.
  2. Hidup merespons rangsangan eksternal dari lingkungannya, dan mengubah perilakunya sesuai.
  3. Kehidupan dapat tumbuh, beradaptasi dengan lingkungannya, atau sebaliknya dapat berevolusi dari bentuknya yang sekarang ke bentuk yang berbeda.
  4. Dan kehidupan dapat bereproduksi, menciptakan keturunan yang hidup yang muncul dari proses internalnya sendiri.
Pembentukan dan pertumbuhan kepingan salju, konfigurasi khusus kristal es. Meskipun kristal memiliki konfigurasi molekuler yang memungkinkan mereka untuk mereproduksi dan menyalin sendiri, mereka tidak memanfaatkan energi atau menyandikan informasi genetik. (VYACHESLAV IVANOV / VIMEO.COM/87342468)

Keempatnya harus ada di tempat, secara bersamaan, agar populasi organisme dianggap hidup. Kepingan salju dan kristal mungkin dapat tumbuh dan bereproduksi, tetapi kurangnya metabolisme mencegahnya dari diklasifikasikan sebagai hidup. Protein mungkin memiliki metabolisme dan dapat bereproduksi, tetapi mereka tidak menanggapi rangsangan eksternal atau mengubah perilaku berdasarkan apa yang mereka temui. Bahkan virus, yang merupakan organisme yang paling bisa diperdebatkan di jalur antara hidup dan tidak-hidup, hanya dapat bereproduksi dengan menginfeksi sel-sel hidup lain yang berhasil, menimbulkan keraguan apakah mereka diklasifikasikan sebagai hidup atau tidak-hidup.

Banyak bahan organik - senyawa kimia seperti gula, asam amino, etil format, dan bahkan yang kompleks seperti hidrokarbon aromatik polisiklik - ditemukan di ruang antarbintang, di asteroid, dan berlimpah di Bumi awal. Tetapi kami tidak memiliki bukti bahwa kehidupan dimulai sebelum pembentukan Bumi.

Tata Surya awal dipenuhi dengan komet, asteroid, dan gumpalan kecil materi yang melanda hampir setiap dunia di sekitarnya. Periode ini secara historis dikenal sebagai pengeboman yang sangat dahsyat, dan diperkirakan telah membawa banyak bahan untuk kehidupan, tetapi bukan organisme hidup sendiri, ke Bumi. (NASA)

Sebaliknya, pemikiran utama adalah bahwa Bumi dibentuk dengan bahan-bahan mentah di atasnya, dan mungkin masih banyak lagi. Mungkin nukleotida adalah umum; mungkin protein dan fragmen protein datang sebelum dirakit; mungkin lapisan lipid dan lapisan ganda dapat muncul secara spontan di lingkungan berair. Untuk beralih dari prekursor ke kehidupan ke kehidupan nyata, bagaimanapun, diyakini bahwa kami membutuhkan lingkungan yang tepat.

Ketiga planet yang menguntungkan ini - Venus, Bumi, dan Mars - semuanya kemungkinan memiliki tingkat gravitasi permukaan yang wajar, atmosfer tipis, air cair pada permukaannya, dan molekul prekursor biokimia ini. Satu hal yang dimiliki Bumi bahwa dua planet lainnya kemungkinan tidak, adalah Bulan. Sementara ketiga dunia kemungkinan memiliki kesempatan untuk membentuk kehidupan untuk pertama kalinya, Bulan kita membantu memberi kita peluang yang mungkin tidak dimiliki dunia lain.

Bumi dan Matahari, tidak jauh berbeda dari bagaimana mereka muncul 4 miliar tahun yang lalu. Pada tahap awal Tata Surya, Venus dan Mars mungkin terlihat sangat mirip. (NASA / TERRY VIRTS)

Jumlah air yang ada di planet-planet awal ini sangat mungkin untuk menciptakan lautan, laut, danau, dan sungai, tetapi tidak cukup untuk sepenuhnya menutupi mereka dalam air cair. Ini berarti mereka semua memiliki benua dan samudera, dan pada antarmuka keduanya, ada tidepools: daerah di mana air dapat secara stabil ada di tanah kering dan tunduk pada segala macam gradien energi.

Sinar matahari, bayangan dan malam, siklus penguapan dan konsentrasi, aliran cairan berpori di hadapan mineral, dan gradien aktivitas air semua bisa memberikan peluang bagi molekul untuk mengikat bersama dengan cara baru dan menarik. Efek pasang surut dapat ditingkatkan oleh Bulan, tetapi semua dunia ini memiliki pasang surut karena Matahari. Namun, ada sumber energi tambahan yang dimiliki Bumi yang kemungkinan berkontribusi terhadap asal usul kehidupan, yang mungkin tidak separah di Venus atau Mars.

Kolam pasang surut, seperti yang diperlihatkan di sini dari Wisconsin, terjadi di permukaan tanah dan genangan air besar, seperti danau, laut, atau lautan. Kumpulan dengan kondisi yang tepat dan molekul prekursor adalah salah satu kandidat untuk kehidupan yang mungkin muncul di Bumi. (GOODFREEPHOTOS_COM / PIXABAY)

Faktor terakhir adalah aktivitas termal dari bagian dalam planet ini. Di dasar lautan, lubang hidrotermal adalah hotspot geologis yang merupakan lokasi kandidat yang sangat baik untuk kehidupan. Bahkan hari ini, mereka adalah rumah bagi organisme yang dikenal sebagai ekstrofil: bakteri dan bentuk kehidupan lainnya yang dapat menahan suhu yang biasanya memutus ikatan molekul yang terkait dengan proses kehidupan.

Ventilasi ini mengandung gradien energi yang sangat besar serta gradien kimia, di mana air ventilasi yang sangat basa bercampur dengan air laut asam, karbonat-asam-kaya laut. Akhirnya, ventilasi ini mengandung ion natrium dan kalium, serta struktur kalsium karbonat yang dapat berfungsi sebagai templat untuk sel pertama. Fakta bahwa kehidupan ada di lingkungan seperti ini menunjuk ke dunia seperti Europa atau Enceladus sebagai rumah potensial bagi kehidupan di tempat lain di Tata Surya hari ini.

Jauh di bawah laut, di sekitar lubang hidrotermal, di mana tidak ada sinar matahari yang mencapai, kehidupan masih berkembang di Bumi. Bagaimana menciptakan kehidupan dari non-kehidupan adalah salah satu pertanyaan terbuka besar dalam sains saat ini. Jika kehidupan bisa ada di sini, di dasar samudera bumi, mungkin ada peluang untuk hidup di samudera bawah permukaan yang dalam di Europa atau Enceladus juga. (PROGRAM Ventilasi NOAA / PMEL)

Tapi mungkin lokasi yang paling mungkin untuk memulai kehidupan di Bumi adalah yang terbaik dari semua dunia: ladang hidrotermal. Aktivitas gunung berapi tidak hanya terjadi di bawah lautan, tetapi juga di darat. Di bawah area air tawar, area yang aktif secara vulkanis ini menyediakan sumber panas dan energi tambahan yang dapat menstabilkan suhu dan memberikan gradien energi. Sementara itu, lokasi-lokasi ini masih memungkinkan siklus penguapan / konsentrasi, menyediakan lingkungan terbatas yang memungkinkan akumulasi bahan yang tepat, dan memungkinkan siklus paparan sinar matahari / malam.

Di Bumi, kita dapat yakin bahwa tidepools, lubang hidrotermal, dan medan hidrotermal adalah hal yang umum. Sementara molekul-molekul prekursor tentu saja berasal dari luar Bumi, kemungkinan di sini di planet kita bahwa transformasi non-kehidupan menjadi kehidupan terjadi secara spontan.

Pemandangan udara dari Mata Air Prismatik Grand di Taman Nasional Yellowstone adalah salah satu fitur hidrotermal paling ikonik di daratan di dunia. Warnanya disebabkan oleh berbagai organisme yang hidup di bawah kondisi ekstrem ini, dan tergantung pada jumlah sinar matahari yang mencapai berbagai bagian mata air. Bidang hidrotermal seperti ini adalah beberapa lokasi kandidat terbaik untuk kehidupan yang muncul di Bumi. (JIM PEACO, LAYANAN TAMAN NASIONAL)

Seiring waktu, Bumi telah berubah sangat, seperti halnya organisme hidup di planet kita. Kita tidak tahu apakah kehidupan muncul sekali, lebih dari sekali, atau di lokasi yang berbeda. Namun, yang kita ketahui adalah bahwa jika kita merekonstruksi pohon evolusi dari setiap organisme yang ada yang ditemukan di Bumi saat ini, mereka semua memiliki leluhur yang sama.

Dengan mempelajari genom organisme yang ada yang ditemukan di dunia kita saat ini, ahli biologi dapat merekonstruksi skala waktu dari apa yang dikenal sebagai LUCA: Leluhur Umum Universal Terakhir yang terakhir dari kehidupan di Bumi. Pada saat Bumi berusia kurang dari 1 miliar tahun, kehidupan sudah memiliki kemampuan untuk menyalin dan menerjemahkan informasi antara DNA, RNA, dan protein, dan mekanisme ini ada di semua organisme saat ini. Apakah kehidupan muncul berulang kali tidak diketahui, tetapi secara umum diterima bahwa kehidupan seperti yang kita kenal sekarang berasal dari satu populasi.

Memindai gambar mikroskop elektron pada tingkat sub-seluler. Sementara DNA adalah molekul yang sangat kompleks dan panjang, ia terbuat dari bahan pembangun (atom) yang sama dengan yang lainnya. Sejauh pengetahuan kami, struktur DNA yang menjadi dasar kehidupan bahkan mungkin ada sebelum catatan fosil. (GAMBAR DOMAIN PUBLIK OLEH DR. ERSKINE PALMER, USCDCP)

Terlepas dari kenyataan bahwa proses geologis seringkali dapat mengaburkan catatan fosil setelah beberapa ratus juta tahun, kami telah dapat melacak asal usul kehidupan yang luar biasa jauh. Fosil mikroba telah ditemukan di batu pasir yang berasal dari 3,5 miliar tahun yang lalu. Graphite, ditemukan diendapkan dalam batuan sedimen metamorfosis, telah ditelusuri kembali ke asal biogenik, dan berasal dari 3,8 miliar tahun yang lalu.

Trilobita menjadi fosil di batu kapur, dari Field Museum di Chicago. Semua organisme yang masih ada dan memfosil dapat memiliki garis keturunannya ditelusuri kembali ke nenek moyang bersama universal yang hidup sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. (JAMES ST. JOHN / FLICKR)

Bahkan lebih awal, waktu yang lebih ekstrem, endapan kristal tertentu dalam batuan tampaknya berasal dari proses biologis, menunjukkan bahwa Bumi penuh dengan kehidupan sejak 4,3 hingga 4,4 miliar tahun yang lalu: secepat 100-200 juta tahun setelah Bumi dan Bulan terbentuk. Sejauh pengetahuan kami, kehidupan di Bumi telah ada hampir selama Bumi itu sendiri miliki.

Endapan grafit ditemukan di Zircon, beberapa bukti tertua untuk kehidupan berbasis karbon di Bumi. Deposito ini, dan rasio karbon-12 yang mereka tunjukkan dalam inklusi, tanggal kehidupan di Bumi hingga lebih dari 4 miliar tahun yang lalu. (E A BELL ET AL, PROC. NATL. ACAD. SCI. USA, 2015)

Di beberapa titik di planet kita, pada tahap yang sangat awal, molekul-molekul yang berlimpah dan prekursor untuk kehidupan, di bawah energi yang tepat dan kondisi kimia, mulai secara bersamaan memetabolisme energi, merespons lingkungan, tumbuh, beradaptasi, berevolusi, dan mereproduksi . Bahkan jika itu tidak dapat dikenali oleh kita hari ini, itu menandai asal usul kehidupan. Dalam serangkaian kesuksesan biologis yang tak terputus, planet kita telah menjadi dunia yang hidup sejak saat itu.

Berlian Hadean tertanam dalam zirkon / kuarsa. Anda dapat menemukan endapan tertua di panel d, yang menunjukkan usia 4,26 miliar tahun, atau hampir seusia Bumi itu sendiri. (M. MENNEKEN, A. A. NEMCHIN, T. GEISLER, R. T. PIDGEON & S. A. WILDE, NATURE 448 7156 (2007))

Sementara Venus dan Mars mungkin memiliki peluang yang serupa, perubahan radikal pada atmosfer Venus menjadikannya dunia rumah kaca yang terbakar setelah hanya 200–300 juta tahun, sementara kematian medan magnet Mars menyebabkan atmosfernya dilepaskan, menjadikannya kokoh dan kokoh. beku. Sementara pemogokan asteroid dapat mengirim kehidupan berbasis Bumi ke luar dunia, di seluruh Tata Surya dan galaksi, semua bukti menunjukkan bahwa kita adalah tempat dimulainya.

Dengan 9,4 miliar tahun setelah Big Bang, Bumi penuh dengan kehidupan. Kami tidak pernah melihat ke belakang.

Bacaan lebih lanjut tentang seperti apa Semesta saat:

  • Seperti apa saat Semesta menggembung?
  • Bagaimana rasanya ketika Big Bang pertama kali dimulai?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta berada di titik terpanas?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta pertama kali menciptakan lebih banyak materi daripada antimateri?
  • Bagaimana rasanya ketika Higgs memberi massa kepada Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika kita pertama kali membuat proton dan neutron?
  • Bagaimana rasanya ketika kita kehilangan antimateri terakhir kita?
  • Bagaimana rasanya ketika Alam Semesta membuat elemen pertamanya?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta pertama kali membuat atom?
  • Bagaimana rasanya ketika tidak ada bintang di Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika bintang-bintang pertama mulai menerangi Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika bintang-bintang pertama mati?
  • Bagaimana rasanya ketika Semesta membuat bintang-bintang keduanya?
  • Bagaimana rasanya ketika Alam Semesta membuat galaksi pertama?
  • Bagaimana rasanya ketika cahaya bintang pertama kali menembus atom netral Semesta?
  • Bagaimana rasanya ketika lubang hitam supermasif pertama terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika kehidupan di Semesta pertama kali menjadi mungkin?
  • Bagaimana rasanya ketika galaksi membentuk jumlah bintang terbesar?
  • Bagaimana rasanya ketika planet yang dapat dihuni pertama kali terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika jaring kosmik terbentuk?
  • Seperti apa saat Bimasakti terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika energi gelap pertama kali mengambil alih Semesta?
  • Seperti apa saat Tata Surya kita pertama kali terbentuk?
  • Bagaimana rasanya ketika planet Bumi terbentuk?

Mulai Dengan A Bang sekarang di Forbes, dan diterbitkan ulang di Medium berkat para pendukung Patreon kami. Ethan telah menulis dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorders ke Warp Drive.