(Sebastián Crespo Photography/Moment/Getty Images) Das meiste Leben braucht Sauerstoff, um zu gedeihen, und die Wissenschaft zeigt, dass O 2 begann vor etwa 2,4 Milliarden Jahren in großen Mengen in der Erdatmosphäre aufzutauchen. Allerdings gab es auch eine kleine Sauerstoffinjektion etwa 100 Millionen Jahre zuvor als das – und der Ursprung dieses früheren Atemzugs war bisher ein Rätsel.
Eine neue Studie weist darauf hin, dass Vulkane die wahrscheinliche Ursache für dieses kürzere Sauerstoffanreicherungsereignis vor dem großen Ereignis sind. Durch eine Analyse von Gesteinsaufzeichnungen haben Forscher einen entsprechenden Anstieg festgestellt Quecksilber Werte, die auf vulkanische Aktivität hinweisen.
Diese Aktivität hätte nach Ansicht der Forscher zu nährstoffreichen Lava- und Vulkanaschefeldern geführt, die dann durch Verwitterung zur Freisetzung dieser Nährstoffe in Flüsse und Küstengebiete geführt hätten. Das wiederum hätte es Cyanobakterien und anderen einzelligen Organismen ermöglicht, zu gedeihen – und Sauerstoff abzupumpen.
„Unsere Studie legt nahe, dass der unmittelbare Auslöser dieser vorübergehenden Sauerstoffstöße eher eine Steigerung der Sauerstoffproduktion als ein Rückgang des Sauerstoffverbrauchs durch Gesteine oder andere nicht lebende Prozesse war.“ sagt der Geologe Roger Buick , von der University of Washington.
„Es ist wichtig, weil das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre von grundlegender Bedeutung ist – es ist der größte Treiber für die Entwicklung von großem, komplexem Leben.“
Buick und seine Kollegen untersuchten Bohrkerne aus der Mount McRae Shale-Formation in Westaustralien, die geologische Zeitlinien enthielten, die 2,5 Milliarden Jahre bis vor Beginn des Klimawandels zurückreichten Tolles Oxygenierungs-Event .
Anzeichen sowohl einer Quecksilberanreicherung als auch einer oxidativen Verwitterung überzeugten die Forscher davon, dass Vulkanausbrüche und die anschließende Einführung von Phosphor – einem Schlüsselnährstoff zur Modulation der biologischen Aktivität über lange Zeiträume – eine wichtige Rolle bei der frühen Sauerstoffspitze gespielt hatten.
Und obwohl nicht genau klar ist, wo auf der Erde diese vulkanische Aktivität stattgefunden haben könnte, stützen geologische Aufzeichnungen unter anderem von Orten im heutigen Indien und Kanada die Hypothese von Vulkanismus und Lavaströmen zu dieser Zeit.
Bohrkerne von Gesteinen, die zur Analyse verwendet werden. (Roger Buick/Universität Washington)
„Während der Verwitterung in der archaischen Atmosphäre hätte sich das frische Basaltgestein langsam aufgelöst und den essentiellen Makronährstoff Phosphor in die Flüsse freigesetzt.“ sagt die Astrobiologin Jana Meixnerová von der University of Washington.
„Das hätte Mikroben, die in den flachen Küstenzonen lebten, gefüttert und eine erhöhte biologische Produktivität ausgelöst, die als Nebenprodukt zu einem Sauerstoffanstieg geführt hätte.“
Möglicherweise gab es noch weitere Sauerstoffspitzen, bevor sich die Erdatmosphäre ernsthaft zu verändern begann, aber selbst wenn diese Studie nur einen davon erklärt, ist sie dennoch eine nützliche Beweisbank für einen Blick zurück in die frühesten Momente der Erdatmosphäre Leben auf unserem Planeten .
Und wie bei jeder Studie dieser Art gibt es Implikationen für die Erforschung Klimawandel (zeigt uns, wie sich Leben an weniger Sauerstoff anpasst) und die Suche nach Leben im Weltraum (zeigt uns, unter welchen atmosphärischen Bedingungen Mikroorganismen existieren können).
Es bleiben Fragen darüber, wie das Leben auf der Erde funktioniert habe erstmal angefangen in seiner grundlegendsten Form, eine Milliarde Jahre vor dem Großen Sauerstoffanreicherungsereignis, und die Beantwortung dieser Fragen erfordert ein besseres Verständnis der Geologie des Planeten im Laufe der Zeit.
„Was in den letzten Jahrzehnten immer offensichtlicher wurde, ist, dass es tatsächlich eine ganze Reihe von Zusammenhängen zwischen der festen, unbelebten Erde und der Entwicklung des Lebens gibt.“ sagt Meixnerová .
Die Forschung wurde veröffentlicht in PNAS .