In der Erdatmosphäre gibt es wohl schon länger Sauerstoff als gedacht: Das Gas kam möglicherweise bereits vor weit über drei Milliarden Jahren in höheren Konzentrationen vor, legen die Ergebnisse eines internationalen Forscherteams nahe. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Sauerstoffgehalt erst vor 2,4 Milliarden Jahren nennenswert anzusteigen begann. Damit muss die Entwicklungsgeschichte der Erdatmosphäre eventuell umgeschrieben werden.
Am Anfang ihrer Entwicklung hatte die Erde nur eine sehr dünne Atmosphäre, denn ihre Oberfläche war noch zu heiß, als dass sie größere Menge Gase halten konnte. Vor etwa vier Milliarden Jahren war die Erde jedoch weit genug abgekühlt, um eine Atmosphäre an sich binden zu können. Vulkanausbrüche transportierten Gase wie Kohlendioxid an die Erdoberfläche und ließen eine erste Gashülle entstehen, die überwiegend aus Wasserdampf und Kohlendioxid bestand. Sauerstoffgas kam erst mit dem Beginn des Lebens in die Atmosphäre: Bakterienähnliche Lebensformen begannen mit der Photosynthese und stellten aus Kohlendioxid und Wasser Kohlenstoffverbindungen und Sauerstoff her, der sich in der Atmosphäre anreicherte.
Dieser Wandel in der Atmosphäre begann nach der bisher gängigen Ansicht erst vor etwa 2,4 Milliarden Jahren. Zwar hatte es nach den Ergebnissen früherer Studien bereits vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren Leben auf der Erde gegeben, doch verband sich der von diesen Mikroben erzeugte Sauerstoff zunächst mit in den Ozeanen gelösten Stoffen. Diese Theorie von der über Jahrmilliarden sauerstofflosen Atmosphäre stellen die Wissenschaftler mit ihrer Arbeit nun infrage und stützen sich dabei auf Untersuchungen von 2,7 bis 2,9 Milliarden Jahre altem Gestein aus Australien. Sie bestimmten das Verhältnis verschiedener Typen von Schwefelatomen, so genannter Isotope, in den Felsproben und schlossen daraus auf den Sauerstoffgehalt der Erdatmosphäre zu der Zeit, als das Gestein entstanden war. Demnach gab es bereits vor knapp drei Milliarden Jahren Sauerstoff in der Atmosphäre, ergab die Auswertung.
Möglicherweise enthielt die Lufthülle der Erde sogar schon vor rund 3,8 Milliarden Jahren Sauerstoff, folgern die Wissenschaftler aus ihren Daten. Sie können jedoch auch nicht völlig ausschließen, dass ein anderer Effekt als Sauerstoff in der Luft zu der gemessenen unerwarteten Verteilung der Schwefelisotope in ihren Proben geführt hat. Eine andere Erklärung ist, dass der Sauerstoffgehalt im Verlauf der frühen Erdgeschichte stark schwankte. Wie sich die Entwicklung der Erdatmosphäre tatsächlich abgespielt hat, könnten daher nur weitere Untersuchungen zeigen.
Hiroshi Ohmoto (Penn State University, University Park) et al.: Nature, Bd. 442, S. 908 ddp/wissenschaft.de ? Ulrich Dewald
