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News: Das Leben richtet sich ein

Vor 2,3 Milliarden Jahren muss die junge Erde noch ein ziemlich ungemütlicher Ort gewesen sein. Denn erst damals stieg durch Photosynthese der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre an. Darüber sind sich die meisten Wissenschaftler einig. Doch welche Gase beherrschten die Uratmosphäre? Wahrscheinlich war es Methan - gebildet von Bakterien, die damit ein wichtiges Klimagas schufen.
"... und die Erde war wüst und leer." Zumindest war die Atmosphäre nach der Entstehung des Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren noch frei von Sauerstoff. Das reaktionsfreudige Gas wäre für die ersten Biomoleküle auch unangenehm gewesen, hätte es sie doch sofort wegoxidiert. Erst die "Erfindung" der Photosynthese durch Cyanobakterien ließ den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre auf den heutigen Wert anwachsen.

Bis dahin herrscht unter den Wissenschaftlern weitgehend Einigkeit. Der Streit beginnt bei der Frage, welche Gase die Atmosphäre vor 2,3 Milliarden Jahren prägten. Als guter Kandidat galt Ammoniak – wirkt es doch wie Kohlendioxid als Klimagas, das die Atmosphäre aufheizt. Dies wäre für die Entwicklung des Lebens wichtig, da zu dieser Zeit die Sonne erst 80 Prozent ihrer heutigen Strahlungsleistung erreicht hatte.

"Bei Ammoniak gibt es jedoch das Problem, dass es nicht in der Atmosphäre bleibt, da es vom Sonnenlicht schnell in Stickstoff und Wasserstoff zerlegt wird", betont James Kasting von der Pennsylvania State University. "1997 schlugen Carl Sagan und andere vor, dass ein Dunst aus Kohlenwasserstoffen wie auf dem Saturnmond Titan den Ammoniak vor der Photolyse schützt."

Kasting und sein Doktorand Alexander Pavlov versuchten nun abzuschätzen, inwieweit eine Dunstglocke den Abbau des Ammoniaks verhindern kann. Ihren Berechnungen zufolge wäre dies erst dann der Fall, wenn der Dunst den größten Teil des Sonnenlichts reflektierte. Damit entstünde jedoch ein umgekehrter Treibhauseffekt: Die Erde kühlte ab, statt sich aufzuheizen.

Die beiden Wissenschaftler favorisieren daher Methan als erstes wichtiges Treibhausgas der Erde – gebildet von methanogenen Bakterien. Diese Bakterien, die heute noch in sauerstofffreien Biotopen vorkommen, reduzieren Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methan und gewinnen so ihre Energie. Durch die Stoffwechselaktivität der Bakterien wäre, so vermuten die Forscher, der Methangehalt der Uratmosphäre auf das 600-fache des heutigen Wertes angestiegen – genug um die Erde auf angenehme Temperaturen einzuheizen. Durch die UV-Einstrahlung der Sonne konnte das Methan zu Polyacetylen polymerisieren. Der dadurch entstehende Dunst schützte wiederum die Erdoberfläche vor zu hoher UV-Einstrahlung. Damit hätte das Leben sich selbst beste Startbedingungen geschaffen.

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