Chinesische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Erdatmosphäre in den letzten 2 Milliarden Jahren drei bedeutende Sauerstoffanstiege erlebt hat, während sie von einem anoxischen Zustand in einen sauerstoffreichen überging. Diese Erkenntnisse bieten neue Einblicke in die Ursprünge des Lebens, dessen Evolution sowie die langfristige Bewohnbarkeit unseres Planeten.

Die Studie, geleitet von Forschern der Chengdu University of Technology und der Nanjing University, wurde kürzlich in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht. Sie präsentiert einen umfassenden Datensatz über die Zusammensetzung der dreifachen Sauerstoffisotope von Sulfat, das in sedimentären Gesteinen eingeschlossen ist.

Li Chao, Professor am Institut für Sedimentgeologie der Technischen Universität Chengdu, erklärte: 'Erstmals liefert unsere Forschung die direktesten atmosphärischen Beweise dafür, dass die Sauerstoffwerte der Erde vor etwa 410 Millionen Jahren moderne Werte erreichten, was den dreistufigen Oxidationsprozess der Planetenoberfläche bestätigt.'

Li erläuterte, dass die drei Sauerstoffisotope die stabilen Isotope von Sauerstoff darstellen und deren relative Häufigkeit in verschiedenen natürlichen Stoffen nicht fix ist, sondern durch biogeochemische Prozesse in der Atmosphäre sowie den Ozeanen leichten Schwankungen unterliegt. Durch die Messung dieser subtilen Unterschiede können Wissenschaftler ableiten, wie sich die Oberfläche der Erde in der Antike entwickelt hat.

Wissenschaftler standen lange vor der Herausforderung, effektive Techniken und Daten zu besitzen, um die Veränderungen in den Sauerstoffreservoirs der Erde, deren Quellen und Senken sowie den entscheidenden Steuerungsfaktoren direkt zu erfassen. Diese Studie schließt die Informationslücke, indem sie systematische Probenanalysen und die Integration von bestehenden Literaturdaten kombiniert.

Der neue Rekord zeigt, dass der erste Sauerstoffanstieg während der Ära des Paläoproterozoikums stattfand, gefolgt von einem weiteren Anstieg im Neoproterozoikum und dem dritten im Paläozoikum. Diese Entwicklungen verdeutlichen, dass die Sauerstoffwerte der Erde phasenweise von vernachlässigbaren Werten anstiegen und vor etwa 410 Millionen Jahren den modernen stabilen, sauerstoffreichen Zustand erreichten.

Gleichzeitig zeigen die signifikanten und miteinander verbundenen Veränderungen in den Isotopen von Kohlenstoff, Schwefel und Sauerstoff im Neoproterozoikum, dass die zuvor sauerstoffarmen Ozeane begannen, nach einem Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffs periodisch oxidiert zu werden.

'Diese Forschung legt nicht nur eine solide Grundlage für das Verständnis der phasengestützten Evolution komplexer eukaryotischer Lebensformen, sondern bietet auch neue Perspektiven für die Erforschung der Entstehung bewohnbarer Planeten und antiker Kohlenwasserstoff-Quellgesteine,' bemerkte Li.

'Sie zeigt auch die interaktive Beziehung zwischen der Atmosphäre und den Ozeanen während dieses langen Prozesses und leistet somit einen entscheidenden Beitrag zur Beantwortung der grundlegenden Fragen, wann und wie die Erde für das Leben geeignet wurde,' fügte er hinzu.