Eine neue Studie legt nahe, dass die Verlängerung der Tage mit dem Sauerstoffgehalt der Atmosphäre zusammenhängt. Seit ihrer Entstehung hat unser Planet in der Tat seine Geschwindigkeit verringert und den Tag allmählich verlängert
Die Erde hat seit ihrer Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ihre Rotationsgeschwindigkeit allmählich verringert. Die Folge war eine fortschreitende Verlängerung des Tages, die im Laufe der Äonen erhebliche Veränderungen mit sich brachte. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass eine dieser Veränderungen mit der Sauerstoffanreicherung der Erdatmosphäre zusammenhängt. Blaualgen, so genannte Cyanobakterien, die vor 2,4 Milliarden Jahren entstanden sind, konnten gerade deshalb mehr Sauerstoff produzieren, weil die Tage länger wurden. Die Studie wurde in Nature Geoscience veröffentlicht und von Mikrobiologen der Universität Michigan, des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie und des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung in Deutschland durchgeführt.
Die Auswirkungen der Erdgeschwindigkeit auf die Sauerstoffanreicherung
Nach Ansicht der Forscher sind zwei Komponenten zu berücksichtigen: die sich verlangsamende Erdrotation und das große Oxidationsereignis auf dem Globus, als die Cyanobakterien entstanden. Der Grund für die Verlangsamung der Erde liegt in der Anziehungskraft des Mondes, die eine Rotationsverlangsamung bewirkt, die mit dem allmählichen Zurückweichen unseres Trabanten verbunden ist. Anhand von Fossilien wurde festgestellt, dass vor 1,4 Milliarden Jahren die Tage nur 18 Stunden lang waren, während sie vor etwa 70 Millionen Jahren eine halbe Stunde kürzer waren als die heutigen 24 Stunden. Die Ergebnisse deuten also darauf hin, dass wir 1,8 Millisekunden pro Jahrhundert gewinnen.
Zu den Cyanobakterien: Vor 2,4 Milliarden Jahren tauchten sie in so großen Mengen auf, dass die Erdatmosphäre einen großen und bedeutenden Anstieg des Sauerstoffs erlebte. Ohne diese Oxidation, so glauben die Wissenschaftler, hätte das Leben nicht entstehen können. Durch die Beobachtung von Cyanobakterien im Middle Island Sinkhole im Huronsee, von denen man annimmt, dass sie denen ähneln, die für die Große Oxidation verantwortlich sind, haben Mikrobiologen die Länge der Tage mit der Aktivität dieser Organismen in Verbindung gebracht.
Lila Cyanobakterien, die durch Photosynthese Sauerstoff produzieren, und weiße Mikroben, die Schwefel verstoffwechseln, bilden einen mikrobiellen Teppich auf dem Grund des Huronsees. Nachts erheben sich die weißen Mikroben über die Cyanobakterien und nehmen den Schwefel auf, tagsüber ist es umgekehrt: Erstere ziehen sich zurück, während letztere aufsteigen und Sauerstoff produzieren. Die Geomikrobiologin Judith Klatt vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Deutschland erklärte jedoch, dass es "einige Stunden dauert, bis (die Cyanobakterien) wirklich in Gang kommen". Das bedeutet, dass der Sauerstoff in einem kleineren Zeitfenster des Tages produziert wird. Ausgehend von dieser Beobachtung fragte sich der Ozeanograph Brian Arbic von der University of Michigan, ob die Länge der Tage die Photosynthese beeinflusst haben könnte.
Um diese Hypothese zu beweisen, führte das Team Experimente und Messungen an Mikroben durch, sowohl in ihrer natürlichen Umgebung als auch in einer Laborumgebung, und führte auf der Grundlage ihrer Erkenntnisse detaillierte Modellstudien durch, um eine Verbindung zwischen dem Sonnenlicht und der mikrobiellen Sauerstoffproduktion sowie der mikrobiellen Sauerstoffproduktion und der Erdgeschichte herzustellen. "Die Intuition legt nahe, dass zwei 12-Stunden-Tage einem 24-Stunden-Tag ähnlich sein sollten", erklärt der Meereswissenschaftler Arjun Chennu vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung in Deutschland. "Aber die Freisetzung von Sauerstoff aus den Bakterienmatten ist durch die Geschwindigkeit der molekularen Diffusion begrenzt."
Die Messergebnisse der Wissenschaftler zeigen also, dass es einen grundlegenden Zusammenhang zwischen der Tageslänge und der Menge an Sauerstoff gibt, die von den im Boden lebenden Mikroben freigesetzt werden kann. Wenn sich die Erde verlangsamt und die Tage länger werden, kann mehr Sauerstoff in der Atmosphäre produziert werden, was das Überleben der Tier- und Pflanzenarten des Planeten verlängert.
Zur Frage nach dem Ursprung der ersten Lebensformen auf unserem Planeten hat eine andere Forschung in Kanada Schwammfossilien entdeckt, die das Auftreten von Tieren auf der Erde 350 Millionen Jahre früher datieren könnten.
Stefania Bernardini