Sauerstoffanstieg: Forscher entdecken das “Wann und Wo” der Erdgeschichte

Sauerstoff in Form des Sauerstoffmoleküls (O2), das von Pflanzen produziert wird und für Tiere lebenswichtig ist, ist zum Glück in der Erdatmosphäre und den Ozeanen reichlich vorhanden. Forscher, die die Geschichte von O2 auf der Erde studieren, wissen jedoch, dass es für einen Großteil der 4,6 Milliarden Jahre, in denen unser Planet existierte, relativ knapp war. Wann und wo begann O2 sich also auf der Erde zu bilden? Durch das Studium alter Gesteine haben Forscher festgestellt, dass die Erde vor etwa 2,5 bis 2,3 Milliarden Jahren das erlebte, was die Wissenschaftler heute das “Great Oxidation Event” oder kurz “GOE” nennen. O2 sammelte sich zu diesem Zeitpunkt erstmals in der Erdatmosphäre an und ist seitdem vorhanden. Forscher der Arizona State University haben nun die Vorgeschichte des Sauerstoffs auf der Erde näher untersucht und haben Erstaunliches herausgefunden.

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UV-Strahlung bremste die Ausbreitung der frühesten sauerstofffreisetzenden Bakterien

Vor rund drei Milliarden Jahren enthielt die Erdatmosphäre Sauerstoff nur in Spuren. Das änderte sich in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum dramatisch: Vor etwa 2,4 Milliarden Jahren gipfelte der Anstieg dieses für die damaligen Lebewesen giftigen Gases in der sogenannten Großen Sauerstoffkatastrophe. Einen großen Anteil dieses Sauerstoffs setzten die Vorfahren heutiger Cyanobakterien in massenhafter Ausbreitung im Ozean über mehrere Hundert Millionen Jahre als Abfallprodukt der Fotosynthese frei. Nach Einschätzung von Wissenschaftlern hätten sie sich allerdings noch schneller ausbreiten müssen.

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Toxizität – Wissenschaftler ziehen neue Verbindungen zwischen Klimawandel und Erwärmung der Ozeane

Geowissenschaftler der University of Toronto untersuchten, wie sich die Ozeanchemie im Laufe der Erdgeschichte entwickelt hat und fanden Ähnlichkeiten zwischen einem Ereignis, dass sich vor 55 Millionen Jahren ereignet hat und den aktuell prognostizierten weltweiten Temperaturentwicklungen in Bezug auf den CO2-Eintrag in die Atmosphäre und den Sauerstoffgehalt in den Ozeanen. Wenn sich die Ozeane erwärmen, nimmt der Sauerstoffgehalt ab, während der Schwefelwasserstoff zunimmt, wodurch die Ozeane giftig werden und Meeresarten gefährdet werden.

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Umweltgeschichte aus dem Faulschlamm: Klimawandel lässt „tote Zonen“ im Schwarzen Meer wachsen

Erstmalig ist es GeowissenschaftlerInnen des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), der Universitäten Oldenburg und Hannover sowie der Rutgers University (USA) gelungen, die Ablagerungsbedingungen im Schwarzen Meer während der letzten Warmzeit (Eem) vor rund 128.000 Jahren zeitlich hoch aufgelöst zu analysieren. Damit wurde ein Vergleich der heutigen sauerstofffreien Bedingungen im Tiefenwasser des Schwarzen Meeres mit denen zur Eem-Zeit möglich, als die Sommer-Temperaturen des Wassers rund 3°C höher waren. Demnach können sich die „toten Zonen“ des Schwarzen Meeres bei einer Klimaerwärmung weiter ausbreiten und die produktiven Lebensräume dabei deutlich schrumpfen.

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Kann der Ozean aufatmen? – Ungewöhnlich hohe Sauerstoffaufnahme in der Labrador-See gemessen

Stürmisch, rau und sehr kalt: Diese Eigenschaften der Labrador-See mögen zunächst ungemütlich wirken, sind für die Sauerstoffverteilung im Ozean aber von besonderer Bedeutung. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat dort an einer Langzeitmessstation kürzlich eine außergewöhnlich hohe Sauerstoffaufnahme bis in Wassertiefen von mehr als 1700 Metern gemessen. Das Ereignis kann auf den besonders kalten Winter 2014/2015 zurückgeführt werden. Die Ergebnisse der Studie sind jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht worden.

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Von der Dynamik eines Magma-Reservoirs und Sauerstoffisotopen in Quarz

Der Quarz ist in magmatischen Gesteinen mit hohem Siliziumgehalt ein sehr häufiges Mineral. In einer Fallstudie hat nun ein internationales Wissenschaftler-Team die Brauchbarkeit von Quarz als Tracer (ein geochemischer Marker) für magmatische Prozesse untersucht, die vor einer Eruption stattgefunden haben. Als Untersuchungsobjekt wählten sie dafür den Toba Vulkan in Indonesien, der nach einer Theorie mit seinem Ausbruch vor 75 000 Jahren die Menschheit beinahe ausgelöscht hätte.

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Testlauf für die Entwicklung komplexen Lebens

Eine neue Studie des Department of Earth & Space Sciences and Astrobiology Program der University of Washington gibt Aufschluss darüber, dass die Bedingungen in den Ozeanen für die Entwicklung komplexen Lebens bereits vor 2,3 Milliarden Jahren günstig waren – somit mehr als eine Milliarde Jahre vor der erstmaligen Fossilerhaltung – und im Anschluss wieder ungünstig wurden, das eukaryote Leben sozusagen einen Testlauf oder Fehlstart absolvierte.

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