Vor Milliarden von Jahren unterschied sich unser Planet deutlich von dem, was wir heute sehen. Die Atmosphäre war mit Kohlendioxid gesättigt und der lebensnotwendige Sauerstoff existierte überhaupt nicht. Die Erde ähnelte der heutigen Venus – sie war unerträglich heiß und unwirtlich. Im Laufe der Zeit hat sich die Situation jedoch geändert. Die Verfügbarkeit von Wasser und anderen Ressourcen spielte eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Sauerstoff, der zur Grundlage für die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten wurde. Wir sind es gewohnt, Sauerstoff als etwas Ewiges zu betrachten, aber könnte der Tag kommen, an dem er zur Neige geht und unser Planet unbewohnbar wird?
In Zukunft wird der Sauerstoff auf der Erde ausgehen – da sind sich Wissenschaftler sicher
Wo auf der Erde Sauerstoff
Wie am Anfang des Artikels erwähnt, unterschied sich die Atmosphäre der Erde, als sie vor 4,6 Milliarden Jahren zum ersten Mal erschien, deutlich von der, die uns heute umgibt. Die Hauptbestandteile waren Kohlendioxid und Stickstoff, Sauerstoff kam nicht in Frage. Unter solchen Bedingungen wäre ein Leben, wie wir es kennen, unmöglich. Im Laufe der Zeit tauchten jedoch Wasser und einzigartige Organismen auf dem Planeten auf, die begannen, die Zusammensetzung der Atmosphäre zu verändern.
Vor Milliarden von Jahren war die Erde ein höllischer Ort. Bildquelle: Science Alert
Wasser, das eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Lebens spielte, gelangte höchstwahrscheinlich durch Kollisionen mit Asteroiden auf die Erde. Es wurde eine Umgebung, in der Mikroorganismen existieren konnten. Sie und nicht Pflanzen machten den ersten Schritt zur Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff. Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren tauchten Cyanobakterien auf – winzige Blaualgen., was den Weg zur Photosynthese ebnete.
Cyanobakterien unter dem Mikroskop. Bildquelle: Science Alert
Cyanobakterien verwendeten Kohlendioxid und Wasser zur Herstellung von Glukose, und das Nebenprodukt dieses Prozesses war Sauerstoff. In den frühen Stadien war der gesamte Sauerstoff in Mineralien gebunden oder in den Ozeanen gelöst, doch bald war so viel davon vorhanden, dass er begann, die Atmosphäre zu füllen. Dieses Phänomen wird als Große Sauerstoffkatastrophe bezeichnet und es war ihr zu verdanken, dass die Erdatmosphäre für Leben geeignet wurde.
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Der mehr Sauerstoff produziert
Heute sind die Hauptproduzenten von Sauerstoff auf unserem Planeten nicht, wie viele Menschen glauben, Bäume, sondern mikroskopisch kleine Organismen, die im Ozean leben. Beispielsweise produziert das winzige Bakterium Prochlorococcus etwa 20 % des gesamten Sauerstoffs auf der Erde – mehr als der gesamte Amazonas-Regenwald. Zusammen produzieren Phytoplankton, Meeresalgen und große Pflanzen im Ozean bis zu 80 % des weltweiten Sauerstoffs.
Prochlorococcus-Bakterien unter dem Mikroskop. Bildquelle: numerama.com
Die Photosynthese, die Sauerstoff produziert, basiert auf der Nutzung von drei Komponenten: Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser. Pflanzen und Phytoplankton nutzen Chlorophyll, um Sonnenenergie einzufangen und in chemische Energie umzuwandeln, indem sie Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate umwandeln. Sauerstoff ist für uns so wichtig, denn diese Organismen sind lediglich Abfall, den sie in die Atmosphäre abgeben.
Cyanobakterien auf dem Wasser. Bildquelle: wikimedia.org
So ist die sauerstoffreiche Atmosphäre der Erde das Verdienst der alten Cyanobakterien, die einst mit der Photosynthese begannen, und des Phytoplanktons. Ohne sie wäre unser Planet nicht für das Leben geeignet.
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Wenn die Erde Sauerstoff verliert
In ferner Zukunft könnte der Erde der Sauerstoff ausgehen, und das ist kein Scherz. Der Grund dafür ist, dass Pflanzen und Mikroorganismen wie Phytoplankton, die durch Photosynthese Sauerstoff produzieren, auf Kohlendioxid angewiesen sind. Untersuchungen zufolge wird unsere Sonne jedoch in einer Milliarde Jahren heißer, was zur Zerstörung von Kohlendioxid in der Atmosphäre führen wird. Ohne dieses Gas würden Pflanzen keinen Sauerstoff mehr produzieren, und dies wäre der Anfang vom Ende des komplexen Lebens auf dem Planeten.
Der Sauerstoff auf der Erde wird durch die Sonne knapp. Bildquelle: Science Alert
Laut Wissenschaftlern wirdin nur 10.000 Jahren der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre auf kritische Werte sinken. Stattdessen wird die Methankonzentration ansteigen und die Ozonschicht, die uns vor schädlicher ultravioletter Strahlung schützt, wird verschwinden. Diese Veränderungen werden Bedingungen schaffen, die für das Leben ungeeignet sind und nur die einfachsten Mikroorganismen überleben lassen, wie es auf der Erde vor Milliarden von Jahren der Fall war.
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Obwohl das Ende des „Sauerstoffzeitalters“ beängstigend klingt, brauchen wir uns keine Sorgen zu machen – der gesamte lebenswichtige Sauerstoff wird erst in einer Milliarde Jahren zur Neige gehen. Dennoch helfen solche Studien, besser zu verstehen, wie sich die Lebensbedingungen auf Planeten verändern und was sie für die Existenz von Organismen geeignet macht. Es stellt sich heraus, dass selbst die Abwesenheit von Sauerstoff auf einem anderen Planeten nicht die Möglichkeit ausschließt, dass dort einmal Leben existieren könnte.