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Mission to planet Earth: The first two billion years

Stüeken, E. E. und Som, S. M. und Claire, M. und Rugheimer, S. und Scherf, M. und Spross, L. und Tosi, Nicola und Ueno, Y. und Lammer, H (2020) Mission to planet Earth: The first two billion years. Space Science Reviews, 216 (31). Springer. doi: 10.1007/s11214-020-00667-w. ISSN 0038-6308.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-020-00667-w

Kurzfassung

Solar radiation and geological processes over the first few million years of Earth’s history, followed soon thereafter by the origin of life, steered our planet towards an evolutionary trajectory of long-lived habitability that ultimately enabled the emergence of complex life. We review the most important conditions and feedbacks over the first 2 billion years of this trajectory, which perhaps represent the best analogue for other habitable worlds in the galaxy. Crucial aspects included: (1) the redox state and volatile content of Earth’s building blocks, which determined the longevity of the magma ocean and its ability to degas H2O and other greenhouse gases, in particular CO2, allowing the condensation of a water ocean; (2) the chemical properties of the resulting degassed mantle, including oxygen fugacity, which would have not only affected its physical properties and thus its ability to recycle volatiles and nutrients via plate tectonics, but also contributed to the timescale of atmospheric oxygenation; (3) the emergence of life, in particular the origin of autotrophy, biological N2 fixation, and oxygenic photosynthesis, which accelerated sluggish abiotic processes of transferring some volatiles back into the lithosphere; (4) strong stellar UV radiation on the early Earth, which may have eroded significant amounts of atmospheric volatiles, depending on atmospheric CO2/N2 ratios and thus impacted the redox state of the mantle as well as the timing of life’s origin; and (5) evidence of strong photochemical effects on Earth’s sulfur cycle, preserved in the form of mass-independent sulfur isotope fractionation, and potentially linked to fractionation in organic carbon isotopes. The early Earth presents itself as an exoplanet analogue that can be explored through the existing rock record, allowing us to identify atmospheric signatures diagnostic of biological metabolisms that may be detectable on other inhabited planets with next-generation telescopes. We conclude that investigating the development of habitable conditions on terrestrial planets, an inherently complex problem, requires multi-disciplinary collaboration and creative solutions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136743/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Mission to planet Earth: The first two billion years
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stüeken, E. E.University of St Andrews, St Andrews, UK; Virtual Planetary Laboratory, Seattle, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Som, S. M.Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Claire, M.University of St Andrews, St Andrews, UK; Virtual Planetary Laboratory, Seattle, USA; Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rugheimer, S.Oxford University, Oxford, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scherf, M.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spross, L.Spa. Res. Inst., GrazNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Ueno, Y.Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lammer, HIWF GrazNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Erschienen in:Space Science Reviews
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:216
DOI:10.1007/s11214-020-00667-w
Verlag:Springer
ISSN:0038-6308
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Early Earth · Biosignatures · Atmospheric evolution
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Tosi, Dr. Nicola
Hinterlegt am:27 Okt 2020 08:01
Letzte Änderung:27 Okt 2020 08:01

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