Die Große Sauerstoffkatastrophe

Unter der Großen Sauerstoffkatastrophe, auch Sauerstoff-Krise (englisch great oxygenation event, GOE) genannt, versteht man das Erscheinen freien Sauerstoffs (Dioxygen, O2) in den Gewässern der Erde und in der Erdatmosphäre, der für die damaligen anaeroben Lebewesen giftig war. Bei der Entwicklung der Erdatmosphäre stellt sie den Übergang von der zweiten zur dritten Atmosphäre dar. Diese wesentliche, von Lebewesen verursachte Umweltveränderung fand im Präkambrium, an der Wende vom Archaikum zum Proterozoikum vor etwa 2,4 Milliarden Jahren statt. Sie wurde durch Anpassungen der Lebewesen an die Gegenwart von Sauerstoff überwunden.

Ablauf

Die Uratmosphäre der Erde enthielt freien Sauerstoff (O2) allenfalls in sehr geringen Konzentrationen. Vor vermutlich etwa 3,2 bis 2,8 Milliarden Jahren entwickelten Mikroorganismen, nach gegenwärtigen Kenntnissen Vorläufer der heutigen Cyanobakterien, aus einer einfacheren Photosyntheseform eine neue, bei der im Gegensatz zur älteren Form O2 als Abfallprodukt entsteht und die deshalb als oxygene Photosynthese bezeichnet wird. Dadurch wurde O2 in beträchtlichen Mengen in den Ozeanen gebildet, sowohl vor als auch nach der Großen Sauerstoffkatastrophe. Es gab jedoch einen wesentlichen Unterschied: Vor der Großen Sauerstoffkatastrophe wurde der gebildete Sauerstoff in der Oxidation von organischen Stoffen, Schwefelwasserstoff und gelöstem Eisen (als zweiwertiges Eisen-Ion Fe2+ vorliegend) vollständig verbraucht. Der GOE war der Zeitpunkt, an dem diese Stoffe, vor allem Fe2+, weitgehend oxidiert waren und der Neueintrag dieser Stoffe nicht mehr den gebildeten Sauerstoff vollständig verbrauchen konnte. Der überschüssige freie Sauerstoff begann sich nun im Meerwasser und in der Atmosphäre anzureichern.

Man nimmt mehrheitlich an, dass zwischen dem Auftreten der oxygenen Photosynthese mit der damit verbundenen Produktion von O2 und dem Beginn der Anreicherung von freiem Sauerstoff eine lange Zeit verging, weil große Mengen an mit O2 oxidierbaren Stoffen vorhanden waren und aus Verwitterung und Vulkanismus nachgeliefert wurden, das gebildete O2 also sogleich verbraucht wurde.

Die Oxidation von Fe2+ zu dreiwertigen Eisen-Ionen Fe3+ führte zur Ablagerung von Bändererz (Banded Iron Formation), wo Eisen hauptsächlich in Form von Oxiden, nämlich Hämatit Fe2O3 und Magnetit Fe3O4 vorliegt. In alten Kontinentschilden, die in der langen Zeit relativ wenig tektonisch verändert wurden, sind solche Bändererze bis heute erhalten, beispielsweise Hamersley Basin, Westaustralien, Transvaal Craton, Südafrika, Animikie Gruppe in Minnesota. Sie sind global die wichtigsten Eisenerze. Sauerstoff begann erst kurz (etwa 50 Mio. Jahre) vor dem GOE in der Atmosphäre zu verbleiben.[3]
Theorie des späten Erscheinens der oxygenen Photosynthese

Dieser Theorie zufolge entwickelten sich die phototrophen Sauerstoffproduzenten erst unmittelbar vor dem größeren Anstieg der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration. Die Theorie stützt sich auf die massenunabhängige Fraktionierung von Schwefel-Isotopen, der man eine Indikator-Funktion für Sauerstoff zuschreibt.[4] Bei dieser Theorie muss die Zeitspanne zwischen der Evolution oxygen photosynthetischer Mikroorganismen und dem Zeitpunkt des O2-Konzentrationsanstiegs nicht erklärt werden.

Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass der Sauerstoffindikator fehlinterpretiert wurde. Im Verlauf des vorgeschlagenen Zeitversatzes der oben genannten Theorie fand ein Wechsel von massenunabhängiger Fraktionierung (MIF) zu einer massenabhängigen Fraktionierung (MDF) von Schwefel statt. Es wird angenommen, dass dies das Ergebnis des Auftauchens von Sauerstoff O2 in der Atmosphäre war. Sauerstoff hätte die MIF verursachende Photolyse von Schwefeldioxid unterbunden. Dieser Wechsel von MIF zu MDF der Schwefel-Isotope hätte auch von einem Anstieg glazialer Verwitterung verursacht worden sein können. Ebenso in Frage kommt eine Homogenisierung der marinen Schwefelvorkommen als Ergebnis eines vergrößerten Temperaturgradienten während der Huronischen Vereisung.[4]

Weiteres dazu im Link:

https://de.wikipedia.org/wiki/Gro%C3%9Fe_Sauerstoffkatastrophe