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Sauerstoff, Phosphor und frühes Leben auf der Erde

18.11.2013
Sauerstoff, Schwefel und Phosphor im engen Wechselspiel von 2 Mrd. Jahren

Vor zwei Milliarden Jahren erholte sich die Erde gerade von der vielleicht grundlegendsten Änderung ihrer Oberfläche: die Bildung von Sauerstoff in den Ozeanen und in der Atmosphäre.


Elektronenmikroskopische Abbildung einer 100 nm dicken Schicht aus der Zaonega Gesteinsformation. Die hellen Bereiche bestehen aus Apatit, einem Ca-Phosphat mit eingebetteter kohlenstoffreicher Materie. Die dunkelgraue Matrix besteht aus ungeordnetem Kohlenstoff.

Das führte zu einer ganzen Kette an gewaltigen Änderungen in den globalen biogeochemischen Kreisläufen. Davon berichtet ein Wissenschaftlerteam um Aivo Lepland vom Norwegischen Geologischen Dienst NGU in der neuesten Online-Ausgabe von „Nature Geoscience“.

Daraus resultierte auch die globale Verteilung von Phosphor, einem Schlüsselelement des Lebens auf der Erde. Arbeiten an der einzigartigen, an organischen Stoffen reichen Zaonega-Gesteinsformation mit einem Alter von rund 2 Milliarden Jahren in Karelien im Nordwesten Russland brachte ein erstaunliches Ergebnis zutage:

„Die Bildung der frühesten Phosphorite auf der Erde wurde sehr stark, wenn nicht sogar ausschließlich durch Schwefelbakterien gesteuert“, sagt Co-Autor Richard Wirth vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ, der die Gesteinsproben am GFZ elektronenmikroskopisch bearbeitete.

„Das geschah alles in einem Ölfeld, das von aktivem Vulkanismus beinflusst wurde.“ In der Jetztzeit bewohnen Schwefelbakterien untermeerische Gebiete mit den „Black Smokers“ genannten Quellen von aufströmendem Tiefenwasser und Ausgasungen und regeln dort die Bildung von Phosphoriten.

Aus den jetzt vorliegenden Forschungsergebnissen lässt sich ableiten, dass vor zwei Milliarden Jahren die erste Bildung von Phosphoriten weltweit mit Schwefelbakterien verbunden werden muss – angestoßen durch die globale Freisetzung von Sauerstoff.

Aivo Lepland et al.: “Potential influence of sulphur bacteria on Palaeoproterozoic phosphogenesis”, Nature Geoscience Advance Online Publication, Doi 10.1038/ngeo2005

Eine Abb. in druckfähiger Auflösung findet sich unter:
http://www.gfz-potsdam.de/index.php?id=3890

Franz Ossing | GFZ Potsdam
Weitere Informationen:
http://www.gfz-potsdam.de

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