Unsere Erde hat lange eine sauerstoffreiche Atmosphäre besessen, doch das war nicht immer so. Experten prognostizieren, dass sich die Zusammensetzung der Erdatmosphäre in Zukunft einem Zustand vor dem Großen Sauerstoffereignis (GOE) vor etwa 2,4 Milliarden Jahren annähern könnte. Diese zukünftige Atmosphäre könnte einen hohen Methangehalt und einen niedrigen Sauerstoffgehalt aufweisen und hätte direkte Auswirkungen auf das Leben, wie wir es kennen.
Sauerstoff könnte Mangelware werden
Obwohl die Veränderung noch weit entfernt ist, erwartet man, dass sie, einmal eingetreten, schneller vonstattengehen wird, als zunächst vermutet, und deutlich von der aktuellen atmosphärischen Zusammensetzung abweichen wird.
Die Studie aus dem Jahr 2021 legt nahe, dass der anschließende Schwund des atmosphärischen Sauerstoffs verheerende Folgen für das Leben, wie wir es kennen, haben wird. Dieser Schwund werde voraussichtlich bevor feuchte Treibhausbedingungen im Erdklimasystem auftreten und Oberflächenwasser großflächig verloren geht eintreten.
Diese feuchten Treibhausbedingungen würden durch die zunehmende Strahlung der Sonne begünstigt. Der Rückgang des Sauerstoffgehalts werde den Planeten unbewohnbar für Menschen und die meisten anderen sauerstoffabhängigen Lebensformen machen.
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400.000 Simulationen
Um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen, entwickelten und verwendeten die Forschenden detaillierte Modelle der Erd-Biosphäre. Sie berücksichtigen die Veränderungen in der Helligkeit der Sonne und den entsprechenden Rückgang der Kohlendioxidkonzentrationen.
Dieser Rückgang werde voraussichtlich zu einer Reduzierung der Population fotosynthetisierender Organismen wie Pflanzen und Algen führen. Diese komplexe Modellierung umfasste fast 400.000 Simulationen und bot eine umfassende Sicht auf die potenziellen zukünftigen Veränderungen in der Erdatmosphäre.
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„Sauerstoffrückgang ist sehr, sehr extrem“
Frühere wissenschaftliche Vorhersagen hatten angenommen, dass erhöhte Sonnenstrahlung zur Verdunstung der Ozeane der Erde in etwa zwei Milliarden Jahren führen würde. Das neue Modell zeigt jedoch, dass die Reduzierung des Sauerstoffs diesem Phänomen vorausgeht und möglicherweise eine unmittelbarere Bedrohung für das Leben auf der Erde darstellt.
„Der Sauerstoffrückgang ist sehr, sehr extrem“, so der Geowissenschaftler Chris Reinhard vom Georgia Institute of Technology gegenüber New Scientist. „Wir sprechen von etwa einer Million mal weniger Sauerstoff als heute.“
Die Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf die Suche nach Leben auf Exoplaneten. Da immer leistungsfähigere Teleskope den Betrieb aufnehmen, überlegen Wissenschaftler*innen, nach welchen Biosignaturen sie in den Daten suchen sollen.
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Fokus auf andere Biosignaturen
Die Studie legt nahe, dass Sauerstoff möglicherweise nicht der einzige oder sogar der primäre Indikator für Leben ist. Auch andere Biosignaturen sollten bei der Suche nach außerirdischem Leben berücksichtigt werden. Dieser breitere Ansatz ist Teil des NASA-NExSS-Projekts (Nexus for Exoplanet System Science), das sich mit der Bewohnbarkeit von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems befasst.
Laut der Studie von Chris Reinhard vom Georgia Institute of Technology und Kazumi Ozaki von der Toho-Universität in Japan könnte die sauerstoffreiche Phase der Erdgeschichte nur 20 bis 30 Prozent der gesamten Lebensspanne des Planeten ausmachen. Trotz des Endes einer sauerstoffdominierten Atmosphäre erwarten sie, dass mikrobielles Leben weiterhin existiert und sich an geänderte Verhältnisse anpasst, in Bedingungen gedeiht, die denen des frühen Erdzeitalters ähneln.
Das bedeutet, dass die Erde in ferner Zukunft eine drastische Veränderung erleben könnte, die das heutige Leben stark beeinflussen könnte. Anpassungsfähige Organismen könnten überleben, aber die komplexen Ökosysteme, auf die Menschen angewiesen sind, wären in großer Gefahr.
Quellen: „The future lifespan of Earth’s oxygenated atmosphere“ (Nature Geoscience, 2021); New Scientist
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