Leeds/Wien. Ohne Sauerstoff kein Leben - und die Erde bietet reichlich davon. Sie sorgt mittels zahlreicher biologischer Prozesse auch für permanenten Nachschub. Doch das war nicht immer der Fall. Über 2,4 Milliarden Jahre hinweg war dieses wichtige Element weder in der Atmosphäre noch in den Ozeanen vorhanden, berichtet ein Forscherteam der University of Leeds im Fachblatt "Science". Erst drei Schlüsselereignisse hätten dazu beigetragen, dass sich unser Planet zum aktiven Sauerstoffanbieter und damit zur Lebenswelt für Tier und Mensch wandeln konnte. Dabei dürfte es sich um eine spontane Angelegenheit gehandelt haben, so die Wissenschafter.

- © www.nasa.gov/Chris Hadfield
© www.nasa.gov/Chris Hadfield

Dieses Angebot an genügend Lebenselixier wird durch einen globalen biochemischen Kreislauf sichergestellt. Der Funke für die fortwährende Anreicherung der Atmosphäre und der Ozeane mit O2 wurde erstmals im Paläoproterozoikum vor rund 2,2 Milliarden Jahren gezündet. Weitere Zündungen erfolgten im Neoproterozoikum und im Paläozoikum, heißt es in der Studie.

Nur eine Frage der Zeit

Viele biologische und geologische Erklärungsansätze wurden in den letzten Jahren aufgezählt, die diesen Prozess nachvollziehbar machen sollten. Doch weder tektonische noch evolutionäre Prozesse scheinen ursächlich zu sein. Vielmehr sehen die Forscher diese stufenweise Anreicherung als eine Folge irdischer Rückkoppelungen im Zuge langfristiger biochemischer Vorgänge, wie sie anhand neuer Modelle aufzeigen. Die globalen Kreisläufe von Phosphor, Kohlenstoff und Sauerstoff würden dabei die Grundlage bilden.

Die Forscher geben mit den neuen Ansätzen nicht nur Einblick in die Geschichte der Sauerstoffentwicklung auf der Erde. Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendwo im Universum noch weitere Sauerstoffwelten existieren, sei mit den nun vorgelegten Daten größer denn je, betont Studienautor Lewis Alcott von der School of Earth and Environment der University of Leeds. Denn ihm zufolge war es lediglich eine Frage der Zeit, bis genug des Elements angereichert war, um das nötige Level als Grundlage für komplexes und intelligentes Leben bieten zu können.

Mikroben machen’s möglich

Große Lebewesen mit hohem Energiebedarf etwa benötigen viel Sauerstoff. Sie waren bald nach der dritten Initialzündung auf der Bildfläche erschienen, um schließlich zu Dinosauriern und Säugetieren heranzuwachsen. "Unser Modell legt nahe, dass eine Sauerstoffanreicherung der Erde auf ein Niveau, das komplexes Leben aufrechterhalten kann, unvermeidlich war, sobald sich die ersten Mikroben, die Sauerstoff produzieren, entwickelt haben", erklärt Ko-Autor Simon Poulton.

Die neuen Erkenntnisse könnten zu einem näheren Verständnis beitragen, wie ein Planet wie der unsrige überhaupt erst bewohnbar wurde, schlussfolgern die Wissenschafter.