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Erdgeschichte: Nickelmangel verursachte Sauerstoffschwemme

© Stefan Lalonde / University of Alberta
gebänderte Eisenformation | Die grauen Schichten sind reich an Eisen, das aus dem Meer ausgefällt wurde, als die ersten Organismen Sauerstoff produzierten.
Vor etwa 2,4 Milliarden Jahren gelangte ein neuartiges Molekül von den Ozeanen in die Erdatmosphäre: Sauerstoff. Er war Abfallprodukt der Photosynthese von Cyanobakterien. Doch die hatten schon knapp 1,5 Milliarden Jahre vorher damit begonnen, das reaktive Gas freizusetzen. Wieso reicherte es sich erst nach so langer Zeit plötzlich massenhaft in der Luft an? Bisher galt als Grund, dass Eisen, das in großen Mengen im Urozean gelöst war, den Sauerstoff abfing. Dabei wurde es oxidiert, fiel aus und bildete die so genannten gebänderten Eisenformationen, die auf dem gesamten Planeten zu finden sind.

Wissenschaftler um Kurt O. Konhauser von der University of Alberta in Edmonton liefern nun eine andere Erklärung. Sie haben die Zusammensetzung der gebänderten Eisensteine untersucht und festgestellt, dass der Nickelgehalt vor etwa 2,6 Milliarden Jahren drastisch abgesunken ist. Verantwortlich dafür war das Erkalten der Erdoberfläche und ein dadurch modifizierter Vulkanismus mit chemisch anders zusammengesetztem Magma, das viel weniger Nickel enthielt.

Bis dahin war Methan ein Hauptbestandteil der Atmosphäre gewesen. Es hatte jedweden Sauerstoff durch Umsetzung zu Wasser und Kohlendioxid umgehend wieder aus der Luft entfernt. Methanbildende Bakterien sorgten für einen ständigen Nachschub an dem Gas. Dafür brauchten sie jedoch nickelhaltige Enzyme. Als nun die Nickelkonzentration im Meer abnahm, brach den Methanbildnern die Lebensgrundlage weg. Der von den Cyanobakterien produzierte Sauerstoff konnte sich von da an ungehindert in der Atmosphäre anreichern.

Zu dieser Theorie passen auch Befunde, wonach die Erde vor rund 2,3 Milliarden Jahren vorübergehend zum Eisball erstarrte. Methan ist ein starkes Treibhausgas, dessen Verschwinden aus der Atmosphäre einen Temperatursturz auslöste.

Christian Tack

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