Wann und woher hat die Erde ihren Sauerstoff?

Große, flache Felsen im flachen blauen Wasser.

Stromatolithen in der Shark Bay, Westaustralien. Diese versteinerten Stromatolithen gelten als einige der ältesten Lebensformen auf der Erde und bestehen aus Organismen, die wahrscheinlich dazu beigetragen haben, dass die O2-Wissenschaftler die Existenz auf der alten Erde schlossen (d. h. Cyanobakterien). Bild überAriel Anbar, Arizona State University.


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Sauerstoff in Form des Sauerstoffmoleküls (O2), das von Pflanzen produziert und für Tiere lebenswichtig ist, ist in der Erdatmosphäre und in den Ozeanen reichlich vorhanden. Aber das war nicht immer so. Wann und in welchen Umgebungen begann sich O2 auf der Erde aufzubauen? Eine neue Studie, die sich mit alten Gesteinen in Westaustralien befasste, deutet darauf hin, dass dies früher begann, als wir dachten.


Das O2 auf der Erde war während eines Großteils der 4,6 Milliarden Jahre langen Existenz unseres Planeten relativ knapp. Aber irgendwann erlebte die Erde das, was Wissenschaftler dieGroßes Oxidationsereignisoder kurz GOE, da sich Ozeanmikroben zur Produktion von O2 entwickelt habenPhotosynthese. O2 reicherte sich zu dieser Zeit erstmals in der Erdatmosphäre an und ist seitdem präsent. Es wird angenommen, dass dies vor 2,5 bis 2,3 Milliarden Jahren geschah.

Durch zahlreiche Studien auf diesem Forschungsgebiet wurde jedoch nachgewiesen, dass es vor der GOE in kleinen Bereichen der alten flachen Ozeane der Erde geringe Mengen an O2 gab. Die neue Studieveröffentlicht25. Februar 2019 impeer-reviewedTagebuchNatur Geowissenschaften, hat Beweise für eine signifikante Sauerstoffversorgung der Ozeane vor der GOE erbracht, und zwar in größerem Maßstab und in größeren Tiefen als bisher angenommen.

Unterwasserszene mit runden holprigen Felsen.

Stromatolith in der Shark Bay, Westaustralien. Bild über Ariel Anbar, ASU.

Für diese Studie zielte das Team auf eine Reihe von 2,5 Milliarden Jahre alten Meeresgesteinen, die Stromatolithen genannt werden, aus Westaustralien, bekannt als Mt. McRae Shale. Stromatolithen sind Sedimentgesteine, die durch das Wachstum von Schicht um Schicht von Cyanobakterien gebildet werden, einer einzelligen Mikrobe, die Energie durch Photosynthese erhält und Sauerstoff als Nebenprodukt freisetzt.Chadlin Ostrander, von der School of Earth and Space Exploration der Arizona State University ist der Hauptautor der Studie. Er sagte in aStellungnahme:




Diese Gesteine ​​waren perfekt für unsere Studie, da zuvor gezeigt wurde, dass sie während einer anomalen Oxygenierungsepisode vor dem Großen Oxidationsereignis abgelagert wurden.

Für diese Forschung löste das Team Proben und trennte interessierende Elemente im Labor und maß dann die Isotopenzusammensetzungen auf einem Massenspektrometer. Ihre Analyse ergab, dass die Gesteine ​​nur ihre chemischen Signaturen des Gesteins haben konnten, was bedeutete, dass O2 vor 2,5 Milliarden Jahren bis hinunter zum Meeresboden vorhanden sein musste.Lesen Sie mehr darüber, wie die Wissenschaftler die Studie durchgeführt habenHier.

Rechteckiges 3-D-Diagramm mit Schichten aus Rosa, Lila, Blau und Grün.

Der 2,5 Milliarden Jahre alte Mt. McRae Shale aus Westaustralien wurde auf Thallium- und Molybdän-Isotopenzusammensetzungen analysiert, was ein Muster enthüllte, das darauf hindeutet, dass Manganoxidminerale über großen Regionen des alten Meeresbodens vergraben wurden. Damit diese Verschüttung stattfinden konnte, musste O2 vor 2,5 Milliarden Jahren bis hinunter zum Meeresboden vorhanden sein. Bild überChad Ostrander/Arizona State University.

Die Forscher vermuten, dass die Ansammlung von O2 vor der GOE wahrscheinlich nicht auf kleine Teile des Oberflächenozeans des Planeten beschränkt war. Wahrscheinlicher sei, dass sich die O2-Ansammlung über weite Teile des Ozeans und weit in die Tiefen des Ozeans erstreckte – in einigen Gebieten sogar bis zum Meeresboden.


Ostrandergenannt:

Unsere Entdeckung zwingt uns, die anfängliche Sauerstoffversorgung der Erde zu überdenken. Viele Beweise deuten darauf hin, dass sich O2 nach etwa 2,5 Milliarden Jahren während der GOE in der Erdatmosphäre angesammelt hat. Es ist jedoch jetzt offensichtlich, dass die anfängliche Sauerstoffversorgung der Erde eine Geschichte ist, die im Ozean verwurzelt ist. O2 hat sich wahrscheinlich in den Ozeanen der Erde angesammelt – nach unseren Daten in signifikanten Mengen – lange bevor dies in der Atmosphäre der Fall war.

Mann, der auf rotbraunem Schmutz mit der Hand auf Felsen hockt, der aus konzentrischen Kreisen besteht.

Forscher Chad Ostrander mit einem 2,7 Milliarden Jahre alten versteinerten Stromatolithen in Westaustralien. Bild überChad Ostrander/Arizona State University.

Fazit: Eine neue Studie, die alte Gesteine ​​in Westaustralien untersuchte, deutet darauf hin, dass sich der O2 in der Erdatmosphäre früher als gedacht aufgebaut hat.


Quelle: Vollständig mit Sauerstoff angereicherte Wassersäulen über Kontinentalschelfs vor dem Großen Oxidationsereignis

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