Vor etwa 2,3 Milliarden Jahren wurde ein Feuerschlauch mit Sauerstoff in die Atmosphäre freigesetzt

Vor Milliarden von Jahren war die Umwelt der Erde ganz anders als die, die wir heute kennen. Grundsätzlich war die Uratmosphäre unseres Planeten giftig für das Leben, wie wir es kennen, bestehend aus Kohlendioxid, Stickstoff und anderen Gasen. Im Paläoproterozoikum (vor 2,5–1,6 Milliarden Jahren) trat jedoch eine dramatische Veränderung ein, bei der Sauerstoff in die Atmosphäre eingeführt wurde – bekannt als das Great Oxidation Event (GOE).

Bis vor kurzem waren sich die Wissenschaftler nicht sicher, ob dieses Ereignis – das das Ergebnis von photosynthetischen Bakterien war, die die Atmosphäre veränderten – schnell stattfand oder nicht. Allerdings nach eine aktuelle studie von einem Team internationaler Wissenschaftler verlief dieses Ereignis viel schneller als bisher angenommen. Basierend auf neu entdeckten geologischen Erkenntnissen kam das Team zu dem Schluss, dass die Einführung von Sauerstoff in unsere Atmosphäre „ eher wie ein Feuerwehrschlauch “ als ein Rinnsal.

Die Studie mit dem Titel „ Zwei Milliarden Jahre alte Evaporite fangen die große Oxidation der Erde ein “, erschien kürzlich in der ZeitschriftWissenschaft.Unter der Leitung von Clara Blättler, Postdoctoral Research Fellow am Department of Geosciences in Princeton, gehörten auch Mitglieder der Blue Marble Space Institute of Science , das Karelisches Wissenschaftszentrum , das British Geological Survey , das Geologisches Gutachten von Norwegen , und mehrere Universitäten.

Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren, gegen Ende des Archäischen Zeitalters, begann die Oxidation unserer Atmosphäre. Bildnachweis: ocean.si.edu

Kurz gesagt, das Große Oxygenierungsereignis begann vor ungefähr 2,45 Milliarden Jahren zu Beginn des Proterozoikums. Es wird angenommen, dass dieser Prozess das Ergebnis davon ist, dass Cyanobakterien das Kohlendioxid (CO2) langsam metabolisieren und Sauerstoffgas produzieren, das heute etwa 20 % unserer Atmosphäre ausmacht. Bis vor kurzem konnten die Wissenschaftler diesen Zeitraum jedoch nicht stark einschränken.

Glücklicherweise hat ein Team von Geologen des Geological Survey of Norway – in Zusammenarbeit mit dem Karelischen Forschungszentrum in Petrozavodsk, Russland – kürzlich Proben von konservierten kristallisierten Salzen in Russland gefunden, die in diese Zeit datiert werden. Sie wurden aus einem 1,9 km tiefen (1,2 Meilen) Bohrloch in Karelien im Nordwesten Russlands von der Bohrstelle Onega Parametric Hole (OPH) am Westufer des Onega-Sees gewonnen.

Diese Salzkristalle, die etwa 2 Milliarden Jahre alt sind, waren das Ergebnis der Verdunstung von Meerwasser. Mit diesen Proben konnten Blättler und ihr Team Dinge über die Zusammensetzung der Ozeane und der Atmosphäre erfahren, die zur Zeit der GOE auf der Erde existierten. Zunächst stellte das Team fest, dass sie überraschend viel Sulfat enthielten, das auf die Reaktion von Meerwasser mit Sauerstoff zurückzuführen ist.

Wie Aivo Lepland – ein Forscher beim Geological Survey of Norway, ein Geologiespezialist an der Technischen Universität Tallinn und leitender Autor der Studie – kürzlich in Princeton . erklärte Pressemitteilung :

„Dies ist der stärkste Beweis dafür, dass das alte Meerwasser, aus dem diese Mineralien ausgefällt wurden, hohe Sulfatkonzentrationen aufwies, die mindestens 30 Prozent des heutigen ozeanischen Sulfats erreichten, wie unsere Schätzungen zeigen. Dies ist viel höher als bisher angenommen und erfordert ein erhebliches Überdenken des Ausmaßes der Sauerstoffversorgung des 2 Milliarden Jahre alten Atmosphären-Ozean-Systems der Erde.“

Neue Beweise deuten darauf hin, dass das Great Oxygenation Event (GOE) möglicherweise viel schneller war als bisher angenommen. Bildnachweis: MIT

Zuvor waren sich Wissenschaftler nicht sicher, wie lange es dauerte, bis unsere Atmosphäre ihr aktuelles Gleichgewicht von Stickstoff und Sauerstoff erreicht hatte, das für das Leben, wie wir es kennen, unerlässlich ist. Grundsätzlich war die Meinung geteilt, dass es sich um etwas handelte, das schnell passierte oder sich im Laufe von Millionen von Jahren ereignete. Vieles davon ist darauf zurückzuführen, dass die ältesten entdeckten Steinsalze auf eine Milliarde Jahre datiert wurden.

„Es war schwer, diese Ideen zu testen, weil wir aus dieser Zeit keine Beweise über die Zusammensetzung der Atmosphäre hatten“, sagte Blättler. Durch die Entdeckung von Steinsalzen, die ungefähr 2 Milliarden Jahre alt sind, haben Wissenschaftler nun jedoch die Beweise, die sie benötigen, um die GOE einzuschränken. Der Fund war auch sehr glücklich, da solche Steinsalzproben eher zerbrechlich sind.

Die für diese Studie verwendeten Proben enthielten Halit (der chemisch mit Kochsalz oder Natriumchlorid identisch ist) sowie andere Salze von Kalzium, Magnesium und Kalium – die sich im Laufe der Zeit leicht auflösen. Die in diesem Fall erhaltene Probe war jedoch tief in der Erde außergewöhnlich gut erhalten. Als solche sind sie in der Lage, Wissenschaftlern unschätzbare Hinweise darauf zu geben, was um die Zeit der GOE geschah.

Mit Blick auf die Zukunft wird diese neueste Studie wahrscheinlich zu neuen Modellen führen, die erklären, was nach der GOE zur Ansammlung von Sauerstoffgas in unserer Atmosphäre geführt hat. Als John Higgins, Assistenzprofessor für Geowissenschaften in Princeton, der die geochemische Analyse interpretierte, erklärt :

„Dies ist eine ganz besondere Klasse geologischer Lagerstätten. Es wurde viel darüber diskutiert, ob das Große Oxidationsereignis, das mit der Zunahme und Abnahme verschiedener chemischer Signale verbunden ist, eine große Veränderung der Sauerstoffproduktion darstellt oder nur eine Schwelle, die überschritten wurde. Die Quintessenz ist, dass dieses Papier den Beweis liefert, dass die Sauerstoffversorgung der Erde über diesen Zeitraum eine große Menge an Sauerstoffproduktion mit sich brachte… Möglicherweise gab es wichtige Änderungen in den Rückkopplungszyklen an Land oder in den Ozeanen oder einen starken Anstieg der Sauerstoffproduktion um Mikroben, aber so oder so war es viel dramatischer, als wir es vorher verstanden hatten.“

Diese Modelle werden wahrscheinlich auch bei der Jagd nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems helfen. Wenn wir verstehen, was auf unserem eigenen Planeten vor Milliarden von Jahren geschah, um ihn für das Leben geeignet zu machen, werden wir in der Lage sein, dieselben Bedingungen und Prozesse auf anderen Planeten zu erkennen.

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