원시 지구는 우리의 행성이 존재의 첫 1,000 만 년 동안 무엇을 참조하는 데 사용되는 용어입니다. 이 기간은 Hadic Aeon (4,600–4,000 Ma)과 Archaic Aeon (4,000–2,500 Ma)의 Eoarchic Era (4,000–3,600 Ma)를 포함합니다. 지질학에서 약어 Ma (라틴어, 메가 애넘)는 현재 이전의 수백만 년을 의미합니다.
Hadic, Archaic 및 Proterozoic Aeons (2500-542 Ma)는 캄브리아기 시대 이전에 형성된 암석을 언급하는 선캄브리아기를 구성합니다. 선캄브리아 기의 세분화는 공식적인 층서 단위가 아니며 순전히 시간 계로 정의됩니다.
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원시 지구의 형성
우주의 기원에 대해 가장 널리 받아 들여지는 설명은 빅뱅 이론입니다. 그에 따르면 우주는 초기 부피가 0 (모든 물질이 한 순간에 한 곳에 집중되어 "특이점"이라고 함)에서 다음으로 확장되었습니다. 137 억년 전에 엄청난 양에 도달했습니다.
우주는 45 억 6,700 만년 전에 태양계와 초기 지구가 형성되었을 때 이미 거의 90 억년이되었습니다. 이 매우 정확한 추정은 태양계까지 거슬러 올라가는 운석의 방사성 연대 측정을 기반으로합니다.
태양은 성간 매체의 가스 영역의 붕괴로 형성되었습니다. 물질의 압축은 고온의 원인입니다. 가스와 먼지의 회전 디스크는 원시 태양 성운을 형성했으며, 그로부터 태양계의 구성 요소가 나왔습니다.
초기 지구의 형성은 "행성 형성의 표준 모델"로 설명 할 수 있습니다.
우주 먼지는 처음에는 작은 천체 사이, 다음으로 최대 4,000km 직경의 배아 행성 사이, 마지막으로 적은 수의 큰 행성 사이에서 충돌 충돌 과정을 통해 축적됩니다.
원시 지구의 조건
오랜 역사 동안 초기 지구는 환경 조건에서 엄청난 변화를 겪었습니다.
지옥 불로 간주되는 초기 조건은 모든 형태의 생명체에 절대적으로 적대적이었습니다. 모든 지상 물질을 마그마 바다의 일부로 만든 온도, 운석, 소행성 및 작은 행성의 폭격, 태양풍에 의해 가져온 치명적인 이온 입자의 존재가 두드러집니다.
나중에 원시 지구가 냉각되어 첫 번째 유기 분자의 출현과 마지막으로 생명의 기원과 보존에 유리한 지구의 지각, 액체 물, 대기 및 물리 화학적 조건이 나타납니다.
하딕 이온
Hadic Aeon에 대한 지식은 운석 및 기타 천체 물질에 대한 연구를 기반으로 한 추론으로 보완 된 적은 수의 지상 암석 샘플 (4,031 ~ 4.0 Ma 사이에 형성됨) 분석에서 비롯됩니다.
이미 Hadic Aeon에서 지구가 형성되고 얼마 지나지 않아 화성 크기의 천체와 마지막으로 큰 accretional 충돌이 발생했습니다. 충격의 에너지는 지구 대부분을 녹이거나 증발 시켰습니다.
냉각과 증기의 축적에 의한 유착이 달을 형성했습니다. 지구상에 남아있는 녹은 물질은 마그마의 바다를 형성했습니다.
액체 금속으로 만들어진 지구의 핵심은 마그마 바다 깊은 곳에서 나옵니다. 지각에서 유래 한 용융 실리카가 그 바다의 상층을 구성했습니다. 이 단계의 큰 역동 성은 코어, 맨틀, 지각, 프로토 세 아노 및 대기의 차별화로 이어졌습니다.
4,568에서 4.4 Ma 사이에 지구는 생명에 적대적이었습니다. 대륙이나 물은 없었고, 운석이 강하게 폭격 한 마그마 바다 만이있었습니다. 그러나이시기에 생명의 출현에 필요한 화학 환경 조건이 발달하기 시작했습니다.
Eoarchic이었다
생명체는 일반적으로 Hadic Aeon과 Eoarchic Era 사이의 전환의 어느 시점에서 시작되었다고 가정하지만,이를 증명하는 미세 화석은 없습니다.
Eoarchic Era는 지각이 형성되고 파괴되는시기였습니다. 그린란드에 위치한 알려진 가장 오래된 암석은 38 억년 전에 발생했습니다. 지구 최초의 초 대륙 인 Vaalbará는 36 억년 전에 형성되었습니다.
Eoarchic Era, 3,950에서 3,870 Ma 사이에 지구와 달은 4 억년 동안 지속되었던 평온한 기간을 끝낸 극도로 강렬한 운석의 폭격을 겪었습니다. 달의 분화구 (지름이 20km 이상인 약 1,700 개, 직경이 300 ~ 1200km 인 15 개)는이 폭격의 가장 눈에 띄는 결과입니다.
지구상에서이 폭격은 대부분의 지각을 파괴하고 바다를 끓여서 아마도 고온에 적응 한 극한 생물 인 특정 박테리아를 제외한 모든 생명체를 죽였습니다. 지상파는 멸종 위기에 처해있었습니다.
프리 바이오 틱 과정
20 세기의 두 번째 10 년 동안 러시아의 생화학 자 Aleksandr Oparin은 생명체가 처음에는 단순한 유기 분자의 출현으로 이어진 화학 진화 과정을 통해 원시 지구의 환경과 같은 환경에서 시작되었다고 제안했습니다.
대기는 자외선의 작용에 의해 라디칼로 분리되는 가스 (수증기, 수소, 암모니아, 메탄)로 구성되었을 것입니다.
이러한 라디칼의 재결합은 유기 화합물의 샤워를 생성하여 화학 반응이 복제 할 수있는 분자를 생성하는 원시 국물을 형성했을 것입니다.
1957 년 Stanley Miller와 Harold Urey는 뜨거운 물과 전기 스파크에 노출 된 Oparin 가스 혼합물을 포함하는 장치를 사용하여 화학적 진화가 발생할 수 있음을 입증했습니다.
이 실험은 핵산 염기, 아미노산 및 당을 포함하여 생물체에 존재하는 단순한 화합물을 생성했습니다.
실험적으로 재창조 된 화학 진화의 다음 단계에서 이전 화합물은 서로 결합하여 응집되어 원생 생물을 형성 할 폴리머를 형성합니다. 이들은 복제 할 수 없지만 살아있는 세포와 같은 반투과성 및 흥분성 막을 가지고 있습니다.
생명의 기원
Protobiont는 번식 능력을 습득하여 유전 정보를 다음 세대에 전달함으로써 살아있는 존재로 변모했을 것입니다.
실험실에서는 짧은 RNA 폴리머를 화학적으로 합성 할 수 있습니다. protobionts에 존재하는 폴리머 중에는 RNA가 있어야합니다.
마그마가 굳어지면서 원시 지구의 지각 형성이 시작되었을 때 암석의 침식 과정은 점토를 생성했습니다. 이 미네랄은 짧은 RNA 폴리머를 수화 된 표면에 흡착시켜 더 큰 RNA 분자를 형성하는 주형 역할을합니다.
실험실에서는 짧은 RNA 폴리머가 효소로 기능하여 자체 복제를 촉진 할 수 있음이 밝혀졌습니다. 이것은 RNA 분자가 효소 없이도 원생 생물체에서 복제 될 수 있다는 것을 보여줍니다.
protobionts의 RNA 분자의 무작위 변화 (돌연변이)는 자연 선택이 작동 할 수있는 변이를 만들었을 것입니다. 이것은 원핵 생물에서 식물과 척추 동물에 이르기까지 지구상의 모든 형태의 생명체를 기원하는 진화 과정의 시작이었을 것입니다.
참고 문헌
- Barge, LM 2018. 생명의 기원 연구에서 행성 환경 고려. Nature Communications, DOI : 10.1038 / s41467-018-07493-3.
- Djokic, T., Van Kranendonk, MJ, Campbell, KA, Walter, MR, Ward, CR 2017. 캘리포니아에 보존 된 토지의 가장 초기 징후. 3.5 Ga 온천 매장지. Nature Communications, DOI : 10.1038 / ncomms15263.
- Fowler, CMR, Ebinger, CJ, Hawkesworth, CJ (eds). 2002. 초기 지구 : 물리적, 화학적 및 생물학적 발전. 지질 학회, 특별 간행물 199, 런던.
- Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. Young Sun, 초기 지구와 생명의 기원 : 우주 생물학을위한 교훈. Springer, Heidelberg.
- Hedman, M. 2007. 모든 것의 시대-과학이 과거를 탐구하는 방법. 시카고 대학 출판부, 시카고.
- Jortner, J. 2006. 초기 지구의 생명체 출현 조건 : 요약 및 반성. 왕립 학회의 철학적 거래 B, 361, 1877–1891.
- Kesler, SE, Ohmoto, H. (eds.). 2006. 초기 대기, 수권 및 생물권의 진화 : 광석 매장지의 제약. 미국 지질 학회, 볼더, 회고록 198.
- Lunine, JI 2006. 초기 지구의 물리적 조건. 왕립 학회의 철학적 거래 B, 361, 1721–1731.
- Ogg, JG, Ogg, G., Gradstein, FM 2008. 간결한 지질 학적 시간 척도. 캠브리지, 뉴욕.
- Rollinson, HR 2007. 초기 지구 시스템 : 지구 화학적 접근. 블랙웰, 몰든.
- Shaw, GH 2016. 지구의 초기 대기와 바다, 생명의 기원. 스프링거, 참.
- Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. 진화하는 우주와 생명의 기원-우리 우주의 뿌리를 찾는 것. 스프링거, 뉴욕.
- Wacey, D. 2009. 지구에서의 초기 생활 : 실용적인 가이드. 스프링거, 뉴욕.
- Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. 혜성과 생명의 기원. World Scientific, 뉴저지.