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Sauerstoff in Form des Sauerstoffmoleküls (O2), das von Pflanzen produziert und für Tiere lebenswichtig ist, ist in der Erdatmosphäre und in den Ozeanen reichlich vorhanden. Aber das war nicht immer der Fall. Wann und in welchen Umgebungen begann sich O2 auf der Erde aufzubauen? Eine neue Studie, die sich mit alten Gesteinen in Westaustralien befasste, legt nahe, dass dies früher begann, als wir dachten.
Das O2 auf der Erde war für einen Großteil der 4,6 Milliarden Jahre unseres Planeten relativ knapp. Aber irgendwann erlebte die Erde das, was Wissenschaftler das Große Oxidationsereignis oder kurz GOE nennen, als sich Ozeanmikroben entwickelten, um O2 über Photosynthese zu produzieren. O2 hat sich zu dieser Zeit erstmals in der Erdatmosphäre angesammelt und ist seitdem vorhanden. Es wird angenommen, dass dies irgendwann vor 2,5 bis 2,3 Milliarden Jahren geschah.
Durch zahlreiche Studien auf diesem Forschungsgebiet hat sich jedoch gezeigt, dass es vor der GOE geringe Mengen an O2 in kleinen Gebieten der alten flachen Ozeane der Erde gab. Die neue Studie, die am 25. Februar 2019 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, hat Beweise für eine signifikante Sauerstoffversorgung der Ozeane vor der GOE in größerem Maßstab und in größeren Tiefen als bisher bekannt erbracht.
Für diese Studie zielte das Team auf eine Reihe von 2,5 Milliarden Jahre alten Meeresgesteinen namens Stromatolithen aus Westaustralien ab, die als Mt. McRae Shale. Stromatolithen sind Sedimentgesteine, die durch schichtweises Wachstum von Cyanobakterien gebildet werden, einer einzelligen Mikrobe, die durch Photosynthese Energie erhält und Sauerstoff als Nebenprodukt freisetzt. Chadlin Ostrander von der Arizona State University School of Earth and Space Exploration ist der Hauptautor der Studie. Er sagte in einer Erklärung:
Diese Gesteine waren perfekt für unsere Studie, da gezeigt wurde, dass sie zuvor während einer anomalen Sauerstoffanreicherung vor dem Großen Oxidationsereignis abgelagert wurden.
Für diese Forschung löste das Team Proben auf und trennte Elemente von Interesse im Labor, dann maß Isotopenzusammensetzungen auf einem Massenspektrometer. Ihre Analyse ergab, dass die Gesteine nur ihre chemischen Signaturen des Gesteins haben konnten, was bedeutete, dass O2 vor 2,5 Milliarden Jahren bis zum Meeresboden vorhanden gewesen sein musste. Lesen Sie hier mehr darüber, wie die Wissenschaftler die Studie durchgeführt haben.
Die Forscher vermuten, dass die Akkumulation von O2 wahrscheinlich nicht auf kleine Teile des Oberflächenozeans des Planeten vor der GOE beschränkt war. Wahrscheinlicher, sagen sie, ist, dass sich die O2–Akkumulation über große Regionen des Ozeans und weit in die Tiefen des Ozeans erstreckte – in einigen Gebieten sogar bis zum Meeresboden.
Ostrander sagte:
Unsere Entdeckung zwingt uns, die anfängliche Sauerstoffversorgung der Erde zu überdenken. Viele Beweise deuten darauf hin, dass sich O2 vor etwa 2,5 Milliarden Jahren während der GOE in der Erdatmosphäre ansammelte. Es ist jedoch jetzt offensichtlich, dass die anfängliche Sauerstoffversorgung der Erde eine Geschichte ist, die im Ozean verwurzelt ist. O2 hat sich wahrscheinlich in den Ozeanen der Erde angesammelt — nach unseren Daten auf einem signifikanten Niveau – lange bevor dies in der Atmosphäre der Fall war.
Fazit: Eine neue Studie, die sich mit alten Gesteinen in Westaustralien befasste, legt nahe, dass sich das O2 in der Erdatmosphäre früher aufbaute als gedacht.