(Bernt Ove Moss/EyeEm/Getty Images) Wissenschaftler haben es getan eine tolle Arbeit wenn es darum geht, Milliarden von Jahren zurückzublicken, um herauszufinden, wie die Erde im Altertum ausgesehen hätte, und eine neue Studie zeigt, dass die frühesten Bedingungen auf unserem Planeten wahrscheinlich noch lebensfeindlicher waren als ursprünglich angenommen.
Insbesondere glauben Forscher jetzt, dass wir die Menge der ultravioletten (UV) Strahlung der Sonne, die die Erdoberfläche erreicht, unterschätzt haben – und dass diese Menge in bestimmten Zeiträumen bis zu zehnmal höher gewesen sein könnte als bisher angenommen.
Der Schwerpunkt der Forschung liegt auf den letzten 2,4 Milliarden Jahren der Geschichte, seit dem Tolles Oxidationsereignis (GOE), als der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre und den Ozeanen praktisch aus dem Nichts anstieg. Die neuen Erkenntnisse verraten uns nicht nur mehr über die Erdgeschichte, sie könnten auch unser Verständnis der Atmosphären auf anderen Planeten verbessern.
„Wir wissen, dass UV-Strahlung katastrophale Auswirkungen haben kann, wenn das Leben zu viel ausgesetzt wird.“ sagt der Astrophysiker Gregory Cooke , von der University of Leeds im Vereinigten Königreich. „Zum Beispiel kann es zu Hautschäden kommen Krebs in Menschen. „Manche Organismen verfügen über wirksame Abwehrmechanismen und viele können einen Teil der durch UV-Strahlung verursachten Schäden reparieren.“
„Erhöhte Mengen an UV-Strahlung würden zwar die Entstehung oder Entwicklung von Leben nicht verhindern, könnten aber als Selektionsdruck gewirkt haben, wobei Organismen, die mit größeren Mengen an UV-Strahlung besser zurechtkommen, im Vorteil wären.“
Die Forscher gehen davon aus, dass aufgrund einer schwächeren Strahlung stärkere UV-Strahlung auf die Erde gelangt sein könnte Ozon Schicht, die die Strahlung absorbiert. Die Menge an Ozon in unserer Atmosphäre hängt von einer Reihe von Faktoren und chemischen Reaktionen ab, wobei der Sauerstoffgehalt eine wichtige Rolle bei der Ozonbildung spielt.
Bisher ging man davon aus, dass ein Luftsauerstoffgehalt von etwa 1 Prozent des heutigen Wertes ausreichend Ozon produzieren würde, um schädliche UV-Strahlung fernzuhalten. Mithilfe fortschrittlicher Computer-Klimasimulationen geht das Team nun davon aus, dass der entscheidende Sauerstoffgehalt eher bei 5 bis 10 Prozent liegen könnte.
Es gibt Fragen darüber, wie viel UV-Licht in den letzten 2 Milliarden Jahren zur Erdoberfläche gelangt ist. (Greg Cooke/Royal Society Open Science)
Mit anderen Worten: Über lange Zeiträume in den letzten 2,4 Milliarden Jahren, als wir dachten, es gäbe genug Ozon, um UV-Strahlen deutlich zu blockieren, war das möglicherweise nicht der Fall. Wie die Forscher erklären, hat dies einen Dominoeffekt auf das Leben auf der Erde und sogar darauf, welche Organismen gedeihen können.
„Wenn unsere Modellierung auf atmosphärische Szenarien während der sauerstoffhaltigen Geschichte der Erde schließen lässt, dann könnte die Erde über eine Milliarde Jahre lang in UV-Strahlung gebadet haben, die viel intensiver war als bisher angenommen.“ sagt Cooke . „Dies könnte faszinierende Konsequenzen für die Entwicklung des Lebens gehabt haben.“
Die erhöhte UV-Strahlung könnte im Laufe der Jahrhunderte für mindestens ein Massensterben verantwortlich gewesen sein, sagen die Forscher, was mit den Erkenntnissen einiger übereinstimmt vorherige Studien .
Diese Art von Strahlung kann auf molekularer Ebene Schäden und Zerstörung verursachen, und die Autoren der neuen Studie fordern eine Überprüfung der Zeitachse der Ozonwerte in der Erdatmosphäre. Mehrere Faktoren, einschließlich der sich ändernden Leuchtkraft der Sonne, müssen berücksichtigt werden.
Vor etwa 400 Millionen Jahren erreichte der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre das heutige Niveau und es begannen sich komplexere Lebensformen zu entwickeln, was zu der großen Artenvielfalt führte, die heute auf dem gesamten Planeten zu beobachten ist.
„Es ist nicht genau bekannt, wann Tiere aufgetaucht sind oder welche Bedingungen sie in den Ozeanen oder an Land vorgefunden haben.“ sagt Cooke .
„Abhängig von der Sauerstoffkonzentration hätten Tiere und Pflanzen jedoch viel härteren Bedingungen ausgesetzt sein können als die heutige Welt.“ „Wir hoffen, dass der volle evolutionäre Einfluss unserer Ergebnisse in Zukunft erforscht werden kann.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Offene Wissenschaft der Royal Society .