Earth first origins-projektet søger at replikere livets vugge

Udviklingen af ​​planeten Jorden og fremkomsten af ​​liv i løbet af dens første halve milliard år er uløseligt forbundet, med en række planetomspændende transformationer - dannelse af havet, atmosfærens udvikling, og væksten af ​​skorpe og kontinenter - der understøtter de miljømæssige trædesten til livet. Men hvordan, og i hvilken rækkefølge, blev ingredienserne til livet på Jorden fremstillet og samlet?

NASA's Astrobiology Program har tildelt en bevilling på $9 millioner til at tackle spørgsmålet gennem Earth First Origins-projektet, ledet af Rensselaer Polytechnic Institute Adjunkt Karyn Rogers. Det femårige projekt søger at afdække forholdene på den tidlige Jord, der gav anledning til liv ved at identificere, replikere, og udforske, hvordan præbiotiske molekyler og kemiske veje kunne have dannet sig under realistiske tidlige jordforhold.

"Planeten Jorden og livets kemi deler samme vej, " sagde Rogers. "På grund af den co-evolution, vi kan bruge vores forståelse af de fundamentale planetariske processer, der sætter jordsystemet i gang til at skitsere det fysiske, kemisk, og miljøkort til livet."

Earth First Origins fungerer som katalysatoren for lanceringen af ​​Rensselaer Astrobiology Research and Education (RARE) Center. Det nyetablerede RARE Center bygger på den ekspertise, der er etableret gennem mere end tre årtiers astrobiologisk forskning på Rensselaer, og afløser sin forgænger, New York Center for Astrobiologi. Ud over at udføre grundlæggende forskning i livets oprindelse og potentialet for liv i hele universet, RARE-centret vil støtte en række uddannelses- og offentlige engagementsaktiviteter. Disse omfatter en seminarrække, en bifag i astrobiologi, den kommende Gateway to Early Earth Summer School, og et grundlæggende bachelor- og kandidatuddannelsesprogram.

"Rensselaer har en omfattende historie med betydelige bidrag til området astrobiologi, og Earth First Origins-projektet og Rensselaer Astrobiology Research and Education Center vil være enorme tilføjelser til vores arv af opdagelser, " sagde Rensselaer-præsident Shirley Ann Jackson. "Det tværfaglige globale samarbejde involveret i disse initiativer er indbegrebet af det visionære arbejde, vi engagerer os i som The New Polytechnic."

Earth First Origins og RARE Center forener et mangfoldigt team af eksperter i planetarisk evolution, tidlig jordgeokemi, præbiotisk og eksperimentel astrobiologi, og analytisk kemi. Suppleret af et hold af molekylærbiologer, geokemiske modeller, og data- og visualiseringseksperter, forskerholdet kommer med et væld af erfaringer, der er klar til at lancere et nyt forskningsparadigme til at studere livets oprindelse.

"Forskellige typer miljøer eksisterede på den tidlige jord, og mange af dem kunne have været udgangspunktet for livet, eller liv kunne være opstået via processer, der forbinder flere miljønicher, " sagde Rogers. "Vi ønsker at etablere rækken af ​​mulige forhold i forskellige tidlige jordmiljøer, replikere dem i laboratoriet, og forstå de særlige faktorer, der bidrager til sekvensen af ​​kemiske synteser, der fører til liv."

Earth First Origins-projektet vil etablere Gateway to Early Earth, som består af både et fysisk laboratorierum og et virtuelt miljø, det tidlige Earth Lab (eEL) og Virtual Early Earth Portal (VeEP), begge til huse ved Rensselaer. Gatewayen vil være en ressource for Earth First Origins-teamet, såvel som den større oprindelse af livsfællesskab, at få adgang til realistiske tidlige jordmiljøer, både eksperimentelt og gennem modeller, og udforske deres potentiale til at give anledning til livets kemi.

Det tidlige Earth Laboratory vil huse en række eksperimentelt udstyr, der bruges til at replikere tidlige jordmiljøer. eEL vil ikke kun målrette temperaturen, tryk, og geokemiske forhold på den tidlige jord, men vil også anvende nye eksperimentelle teknikker til at repræsentere de dynamiske forbindelser mellem forskellige systemer.

"Den tidlige Jord var vært for en bred vifte af forskellige miljøer. Ved nøjagtigt at repræsentere vand-sten-atmosfære-interaktioner, eller strømmen og blandingen af ​​væsker langs termiske og kemiske gradienter, eEL vil give en meget bedre måde at udforske de kemiske veje, der opstod under Jordens tidligste tider." sagde Bruce Watson, medforsker og geokemiker og institutprofessor ved Rensselaer.

VeEP leverer applikationer og værktøjer til at integrere geokemiske og geofysiske modeller, og anvendelse af datavisualiseringsteknikker til at udforske rækken af ​​muligheder i forskellige tidlige jordmiljøer. Derudover VeEP vil give forskere mulighed for at registrere data fra eksperimenter, modeller, og analyser i "virtuelle notesbøger", der indtages i et større struktureret datavarehus og tilgås via portalen.