Wissenschaftler haben einen neuen Teil des Rezepts für komplexes Leben auf Planeten aufgedeckt, und zwar die Entstehung einer mikrobiellen Düngerfabrik auf dem Meeresboden der Erde vor etwa 2,6 Milliarden Jahren.
Der erste große Anstieg des Sauerstoffgehalts auf der Erde fand vor etwa 2,4 bis 2,2 Milliarden Jahren in der Anfangsphase des Großen Oxidationsereignisses statt.
Die Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, warum und wie das Große Oxidationsereignis stattfand. Einige glauben, dass es durch steigende Phosphorwerte im Ozean ausgelöst wurde, die die Photosynthese ankurbelten und die Sauerstoffproduktion erhöhten, während andere Forscher vermuten, dass es mit der abnehmenden Freisetzung reaktiver Gase durch Vulkane zusammenhängen könnte, die weniger Sauerstoff verbrauchten.
Nun hat ein Team internationaler Wissenschaftler unter der Leitung der Universität Leeds mit einer neuen Technik den Phosphor-Zyklus zwischen dem Ozean und dem Meeresboden in 2,6 Milliarden Jahre alten Gesteinen aus Südafrika gemessen, der zum Großen Oxidationsereignis führte.
Die Labormessungen an diesen Gesteinen zeigen, dass dieser Prozess der Rückführung von Phosphor in das Meerwasser photosynthetische Bakterien förderte, die den Sauerstoffgehalt erhöhten.
Ihre Studie, die heute in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass die Entstehung dieser “Düngemittelfabrik” am Meeresboden eine Voraussetzung für den Anstieg des Sauerstoffgehalts auf der Erde war und ein wichtiger Faktor für das Potenzial anderer Planeten sein könnte, komplexes Leben zu beherbergen.
Lewis Alcott, der jetzt an der Yale University in den USA tätig ist, leitete die Forschungsarbeiten als Doktorand an der School of Earth and Environment in Leeds. Er sagte: “Es könnte sein, dass dieser Prozess der Schlüssel dazu ist, dass ein Planet mit Sauerstoff angereichert wird und damit letztlich komplexes Leben beherbergen kann.”
“Die Entschlüsselung des Rezepts, das zu einer sauerstoffreichen Umgebung führt, kann uns helfen, die Möglichkeit ähnlicher Vorkommnisse auf anderen Planeten zu beurteilen.
Der Hauptautor der Studie, Professor Simon Poulton von der School of Earth and Environment in Leeds, sagte: “Ein wichtiger Teil dieses Rezepts ist die Verfügbarkeit von Sulfat, da es ein wichtiger Bestandteil des Recyclingprozesses ist. Ein Überfluss an Schwefel könnte also auch eine wichtige Voraussetzung für eine sauerstoffreiche Welt sein.
Der Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffs während des großen Oxidationsereignisses vor etwa 2,4 Milliarden Jahren war ein entscheidender Übergang in der Entwicklung der globalen biogeochemischen Kreisläufe und des Lebens auf der Erde.
Immer mehr Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass die Sauerstoffproduktion durch Cyanobakterien bereits mehrere hundert Millionen Jahre vor dem Großen Oxidationsereignis begann.
Der Mitautor der Studie, Dr. Andrey Bekker von der University of California, Riverside, sagte: “Diese anfängliche Sauerstoffproduktion führte zu einem Anstieg des Sulfats im Meerwasser, wodurch der Recyclingprozess in Gang gesetzt wurde und die Sauerstoffproduktionsraten so weit anstiegen, dass die Atmosphäre mit Sauerstoff angereichert werden konnte.
Der leitende Doktorvater und Mitautor der Studie, Dr. Benjamin Mills von der School of Earth and Environment, sagte: “Diese Studie trägt nicht nur zu unserem Verständnis der Geschichte unseres Planeten bei, sondern hilft uns auch, seine aktuellen Prozesse zu verstehen.”
“Es besteht die Befürchtung, dass genau dieser Phosphorrecyclingprozess zu gefährlichen anoxischen Ereignissen in den Ozeanen beigetragen hat – denn obwohl er die Atmosphäre mit Sauerstoff anreichert, entzieht er dem Ozean Sauerstoff, wenn die photosynthetischen Mikroben zerfallen.
“Im Zuge des Klimawandels beginnt dies nun zu geschehen. Durch eine Kombination aus steigenden Temperaturen und dem verstärkten Einsatz von Phosphor als Düngemittel in der Landwirtschaft nimmt der Sauerstoffgehalt der Ozeane ab.
Datum: März 10, 2022
Quelle: Universität von Leeds
Journal Reference:
- Alcott, L.J., Mills, B.J.W., Bekker, A. et al. Earth’s Great Oxidation Event facilitated by the rise of sedimentary phosphorus recycling. Nat. Geosci., 2022 DOI: 10.1038/s41561-022-00906-5