/Moment/Getty Images) (Andreas Schott (Bonnix) Heute bestehen rund 21 Prozent der Erdatmosphäre aus Sauerstoff.
Aber die Atmosphäre unseres Planeten brauchte Zeit, um sich zu ihrem jetzigen atembaren Zustand zu entwickeln. Das früheste Gasgemisch Die Bildung einer dicken Schicht um unseren abkühlenden Planeten vor etwa 4,6 Milliarden Jahren unterschied sich nicht wesentlich von den Stoffen, die Vulkane ausstoßen, etwa Methan, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid.
Es waren gewalttätige Zeiten – Die Eingeweide der Erde brodelten nicht nur vor flüchtigen Materialien, sondern ein stetiger Bombardement kalter Gesteine aus dem inneren Sonnensystem sorgte auch für eine konstante Versorgung mit frischem Material. Größere Kollisionen gelegentlich die Oberfläche wieder aufheizen , wodurch die angesammelte Feuchtigkeit verdampft und dafür gesorgt wird, dass die Atmosphäre ein heißes Durcheinander bleibt.
Aber auch dieser stetige Strom von Mineralien, der vom Himmel herabregnet sorgte für reichlich Stickstoff in Form von Ammoniak.
Wann erschien Sauerstoff in der Erdatmosphäre?
Es gibt viele Details, über die wir noch nichts wissen. Wie viel Stickstoff beispielsweise dieser frühe Mineralregen unserem Planeten lieferte, sind wir uns nicht ganz sicher. Doch irgendwann vor etwa 4,3 Milliarden Jahren begannen sich die höllischen Bedingungen auf der Erde endlich abzukühlen und die Flut von Weltraumgestein ließ nach.
Die Wassermassen sammelten sich lange genug, damit verschiedene geochemische Reaktionen – und möglicherweise Vorläufer der Biochemie – stattfinden konnten, und hinterließen auf dem Planeten eine immer dichter werdende Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid und Stickstoff besteht.
Es gab möglicherweise gelegentlicher Hauch von Sauerstoff Hier und da bläht sich die vulkanische Aktivität auf. Es dauerte jedoch nicht lange, bis es reagierte und den Planeten für die erste Milliarde Jahre oder so weitgehend sauerstofffrei machte.
Was war das große Oxidationsereignis?
Bei den frühesten biologischen Versuchen der Erde hätte man die Energie, die einen Satz von Molekülen zusammenhält, für den Aufbau organischer Materialien nutzen müssen. Irgendwann zu Beginn des Spiels, vielleicht innerhalb von Hunderten von Millionen Jahren nach der Entstehung der Erde, entdeckte man zufällig einen Mechanismus, um die durch Sonnenlicht bereitgestellte Energie aus bestimmten Chemikalien zu gewinnen.
Obwohl es sich technisch gesehen um Photosynthese handelte, war es nicht die Art, die einen Überschuss an Sauerstoff hinterließ.
Diese „sauerstoffreiche“ Variante der Photosynthese scheint entstanden sein könnte bereits vor 3 Milliarden Jahren, wenn nicht früher . Die biologische Maschinerie, Photosystem II genannt, gab primitiven Mikroben einen Schub und ermöglichte ihnen die Rekombination von Kohlendioxid und Wasser zu den Bausteinen, die sie benötigten, zusammen mit einer großzügigen Energieladung.
Trotz Hunderter Millionen Jahre dauernder Sauerstoffstöße, die durch die Ozeane des Planeten sprudelten, gab es nur minimale Veränderungen in der Atmosphäre. Eine mögliche Erklärung Denn diese überraschende Abwesenheit von Sauerstoff ist auf den anhaltenden Nieselregen von Meteoriten zurückzuführen, die durch den Himmel gleiten und flüchtige Gase hinterlassen, die leicht mit kleinsten Spuren molekularen Sauerstoffs reagieren.
Was auch immer der Grund für den langsamen Anstieg sein mag, vor etwa 2,4 Milliarden Jahren häuften sich die Mengen an Sauerstoffgas schließlich in beträchtlichen Mengen an, was zu dem führte, was als „Großes Oxidationsereignis“ bekannt wurde.
War Sauerstoff eine gute Sache für das Leben auf der Erde?
Welche Auswirkungen die plötzliche Sauerstoffschwemme auf die Biosphäre der Erde hatte, ist überraschend schwer zu sagen.
Theoretisch ist Sauerstoff ein ziemlich reaktives Element. Auch heute noch verfügen wir über spezielle Enzyme für den Umgang mit den Schäden, die freier Sauerstoff an unseren empfindlicheren organischen Molekülen wie der DNA verursachen kann. Es ist also leicht vorstellbar, dass frühe Organismen ohne Anpassungen an den Umgang mit Sauerstoff in großer Zahl aussterben würden.
Es ist durchaus möglich Tatsächlich kam es zu einem katastrophalen Aussterben. Untersuchungen von Isotopen, die in 2 Milliarden Jahre alten Mineralien eingeschlossen sind, deuten darauf hin, dass die Sauerstoffkonzentration gesunken ist, da Kohlenstoff in den winzigen Körpern unzähliger leidender Mikroben eingeschlossen wurde. Die Interpretation dieser alten Aufzeichnung ist jedoch nicht ganz einfach; andere Studien Stellen Sie die Annahmen in Frage und legen Sie nahe, dass der Sauerstoffabfall möglicherweise nicht auf einen großen Verlust an Menschenleben zurückzuführen ist.
Vor etwa 600 Millionen Jahren , erreichte die Konzentration an molekularem Sauerstoff in unserer Atmosphäre schließlich rund 21 Prozent.
Diese Periode der Geschichte fällt zufällig mit der Entstehung der Komplexität lebender Dinge zusammen. Inwieweit spielte Sauerstoff eine Rolle – im Gegensatz zu a massive Einstreuung von Nährstoffen aus einer globalen Schicht von Gletschern freigesetzt wird, die an der Oberfläche kratzen – ist schwer zu sagen.
Einerseits ist Sauerstoff heute ein unverzichtbares Mittel, um aus Kohlenwasserstoffen einen großen Energievorrat freizusetzen. Der perfekte Treibstoff für den modernen vielzelligen Organismus unterwegs!
Auf dem anderen, die genaue Reihenfolge Der Zusammenhang zwischen der Sauerstoffversorgung und den ersten komplexen Organismen ist umstritten, was die Beziehung etwas kompliziert macht.
Wird die Erde jemals ihren Sauerstoff verlieren?
Solange die Sonne scheint, die Pflanzen blühen und die Photosynthese läuft, scheint es, als hätte unser Planet immer eine recht ordentliche Menge Sauerstoff in seiner Atmosphäre. Aber dieses Gleichgewicht ist nicht dauerhaft.
In rund einer Milliarde Jahren Sonnenstrahlung wird stark genug sein Kohlendioxid zerreißen. Ohne das Gas wird die Photosynthese zum Erliegen kommen und der Sauerstoffgehalt wird auf ein Niveau sinken, das seit jenen frühen Tagen vor Milliarden von Jahren nicht mehr erreicht wurde.
Alle Erklärer werden zum Zeitpunkt der Veröffentlichung von Faktenprüfern als korrekt und relevant eingestuft. Text und Bilder können aufgrund einer redaktionellen Entscheidung geändert, entfernt oder hinzugefügt werden, um die Informationen auf dem neuesten Stand zu halten.