Vorboten des Umbruchs: Forscher haben in Südafrika die älteste bekannte Zone sauerstoffreichen Wassers im Urmeer entdeckt. Isotopenanalysen belegen, dass es bereits vor knapp drei Milliarden Jahren dort genügend Sauerstoff gab, um einzellige Organismen zu versorgen. Diese lokale Oase des Lebens entstand damit lange vor der großen Oxidation der Erdatmosphäre, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.
Vor rund drei Milliarden Jahren gab es in Atmosphäre und Ozeanen noch kaum Sauerstoff. Obwohl damals vermutlich bereits erste sauerstoffproduzierende Einzeller existierten, blieben die Bedingungen zunächst eher anoxisch – möglicherweise auch, weil die Erdkruste einen Großteil dieses Sauerstoffs gleich wieder schluckte. Erst mit dem sogenannten Great Oxydation Event (GOE) vor rund 2,4 Milliarden Jahren änderte sich dies – und brachte für die Lebenswelt der Erde einen entscheidenden Wandel.
Entdeckung im Urzeit-Meeresbecken
Doch schon lange vor der großen Sauerstoffschwemme gab es sauerstoffreiche Oasen des Lebens, wie nun Benjamin Eickmann von der Universität Tübingen und seine Kollegen belegen. Für ihre Studie haben sie Ablagerungen im südafrikanischen Pongolabecken untersucht – Sedimente, die vor 2,97 Milliarden Jahren gebildet wurden. Damals lag an dieser Stelle ein flaches, von den Gezeiten beeinflusstes Meeresbecken.
Als die Forscher die Schwefelisotope in diesen Ablagerungen analysierten, entdeckten sie Überraschendes: In den reichlich vorkommenden Pyritkügelchen dieses Urzeitgesteins waren die Werte des Isotops 34S auffallend gering. Dies aber ist ein Hinweis darauf, dass es damals in diesem Meeresgebiet Sulfat gab – und dass Bakterien diese im Meerwasser vorhandene Verbindung bereits als Energielieferant nutzen.
Älteste bekannte Sauerstoffoase
Das Spannende daran: „Sulfat ist eine Form oxidierten Schwefels“, erklärt Eickmanns Kollege Ronny Schönberg. „Eine erhöhte Sulfatkonzentration im Meerwasser setzt ausreichend freien Sauerstoff voraus, den es dort im flachen Meerwasser des Pongolabeckens gegeben haben muss.“ Das aber bedeutet: Schon vor knapp drei Milliarden Jahren produzierten fotosynthesetreibende Einzeller zumindest so viel Sauerstoff, dass er die Umweltbedingungen in diesem Meeresgebiet änderte.
„Damit ist das Pongolabecken die bisher älteste bekannte Sauerstoffoase“, sagt Schönberg. „Dort reicherte sich der Sauerstoff im Wasser schon lange vor der Großen Sauerstoffkatastrophe an.“ Solche Oasen könnten demnach bereits die Entwicklung erster auf Sauerstoff angewiesener Lebewesen ermöglicht haben.
Allerdings: Die Pongola-Oase war lokal noch sehr begrenzt, wie eine weitere Isotopensignatur des Schwefels belegt: Das 33S/32S-Verhältnis der Sedimente spricht dafür, dass die Atmosphäre jener Zeit noch immer reduziert und sehr sauerstoffarm war, wie die Forscher erklären. (Nature Geoscience, 2018; doi: 10.1038/s41561-017-0036-x)
(Eberhard Karls Universität Tübingen, 19.01.2018 – NPO)
