Die „Meeresboden-Düngemittelfabrik“ half dabei, der Erde Leben einzuhauchen

Wissenschaftler enthüllen einen neuen Teil des Rezepts für komplexes Leben auf Planeten, und es beinhaltet den Beginn einer mikrobiellen Düngemittelfabrik 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 während der frühen Phase des Großen Oxidationsereignisses statt.

Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, warum und wie das Great Oxidation Event stattgefunden hat. Einige glauben, dass es durch steigende Phosphorwerte im Ozean ausgelöst wurde, was die Photosynthese und die erhöhte Sauerstoffproduktion antreibt, während andere Forscher glauben, dass es mit einer abnehmenden Freisetzung reaktiver Gase aus Vulkanen zusammenhängen könnte, die weniger des produzierten Sauerstoffs verbrauchten.

Jetzt hat ein Team internationaler Wissenschaftler unter der Leitung der University of Leeds eine neue Technik verwendet, um den Phosphorkreislauf zwischen Ozean und Meeresboden in 2,6 Milliarden Jahre alten Gesteinen aus Südafrika zu messen, die zum Great Oxidation Event führten.

Die Labormessungen an diesen Gesteinen zeigen, dass dieser Prozess des Zurückführens von Phosphor in das Meerwasser photosynthetische Bakterien antreibt, die den Sauerstoffgehalt erhöhen.

Ihre heute veröffentlichte Studie in Natur Geowissenschaftenkamen zu dem Schluss, dass die Errichtung dieser „Meeresboden-Düngemittelfabrik“ eine Voraussetzung für den Anstieg des Sauerstoffgehalts auf der Erde sei und ein wichtiger Faktor für das Potenzial anderer Planeten sein könnte, komplexes Leben zu unterstützen.

Lewis Alcott, der jetzt an der Yale University in den USA lebt, leitete die Forschung, während er seinen Ph.D. Student an der School of Earth and Environment in Leeds. Er sagte: „Möglicherweise ist dieser Prozess der Schlüssel dazu, dass ein Planet mit Sauerstoff angereichert wird und daher letztendlich komplexes Leben beherbergen kann.“

„Das Entwirren des Rezepts, das zu einer sauerstoffreichen Umgebung führt, kann uns helfen, die Möglichkeit ähnlicher Vorkommnisse auf anderen Planeten einzuschätzen.“

Der leitende Autor der Studie, Professor Simon Poulton von der School of Earth and Environment in Leeds, sagt, dass „ein Schlüsselelement dieses Rezepts die Verfügbarkeit von Sulfat ist, da es eine wichtige Komponente des Recyclingprozesses ist. Also könnte eine Fülle von Schwefel vorhanden sein 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.

Eine wachsende Zahl von Forschungen hat jedoch gezeigt, dass Sauerstoff mehrere hundert Millionen Jahre vor dem großen Oxidationsereignis von Cyanobakterien produziert wurde.

Der Co-Autor der Studie, Dr. Andrey Bekker von der University of California, Riverside, sagte: „Diese anfängliche Sauerstoffproduktion führte zu einem Anstieg des Meerwassersulfats, und dies startete den Recyclingprozess, wodurch die Sauerstoffproduktionsraten ausreichend steigen konnten, um das Meerwasser mit Sauerstoff anzureichern Atmosphäre.“

Lead Ph.D. Supervisor und Co-Autor der Studie, Dr. Benjamin Mills von der School of Earth and Environment, sagt, dass „diese Studie nicht nur unser Verständnis der Geschichte unseres Planeten fördert, sondern uns auch hilft, seine aktuellen Prozesse zu verstehen.“

„Es gibt Bedenken, dass derselbe Phosphor-Recyclingprozess zu gefährlichen anoxischen Ereignissen im Ozean beigetragen hat – denn obwohl er die Atmosphäre mit Sauerstoff anreichert, entzieht er dem Ozean tatsächlich Sauerstoff, wenn die photosynthetischen Mikroben zerfallen.

„Das beginnt jetzt im Zuge des Klimawandels. Aufgrund einer Kombination aus steigenden Temperaturen und der zunehmenden Verwendung von Phosphor als landwirtschaftlicher Dünger sinkt der Sauerstoffgehalt der Ozeane.“