Die jüngste Entdeckung von „dunklem Sauerstoff“, der tief im Ozean produziert wird, wo kein Sonnenlicht hinreicht, stellt die bisherige Annahme infrage, dass Sauerstoff ausschließlich durch Photosynthese entsteht. Diese Entdeckung hat Auswirkungen auf den Abbau von polymetallischen Knollen auf dem Meeresboden, die angeblich durch einen Prozess namens Salzwasserelektrolyse Sauerstoff produzieren. Die Studie hat eine Debatte über die Zukunft des Tiefseebergbaus und dessen potenzielle Auswirkungen auf Ökosysteme und die globalen Sauerstoffwerte ausgelöst.
Silvia Caschera
16. September 2024
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Wir sind immer davon ausgegangen, dass der Sauerstoff auf unserem Planeten ausschließlich durch Photosynthese produziert wird, doch nun entdecken wir, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist. In einer bahnbrechenden Enthüllung, die unser Verständnis der Meeresbiologie und Chemie herausfordert, haben Wissenschaftler die Präsenz von „dunklem Sauerstoff“ tief im Ozean entdeckt. Diese Form von Sauerstoff, die ohne Sonnenlicht entsteht, wurde in Tiefen gefunden, in denen kein Licht eindringen kann, was darauf hindeutet, dass es alternative Wege zur Sauerstoffproduktion in den Ozeanen der Erde gibt.
Sauerstoff ist eines der grundlegenden Elemente für das Leben auf der Erde, wie wir es heute kennen. Als er vor 2,5 Milliarden Jahren plötzlich in der Atmosphäre des Planeten auftauchte, war seine Herkunft umstritten. Die gängigen Theorien führen sein Erscheinen auf die Aktivität von photosynthetischen Organismen, insbesondere Pflanzen und Algen, zurück.
Jedoch kommt eine neue Studie, die am 22. Juli 2024 in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, zu einer revolutionären Schlussfolgerung. Die Studie, die das Ergebnis einer vor einem Jahrzehnt begonnenen Forschungsexpedition ist, widerlegt alte Theorien und schließt die Photosynthese als alleinige Quelle des Sauerstoffs aus. Die Entdeckung, die fast zufällig gemacht wurde, fand in einer Tiefe von 4000 Metern in der Clarion-Clipperton-Zone statt, einem weiten Gebiet im Pazifischen Ozean zwischen Hawaii und Mexiko. Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor Andrew Sweetman von der Scottish Association for Marine Science in Großbritannien stellte fest, dass ihre Instrumente Sauerstoff in Proben vom Meeresboden anzeigten. Zunächst dachte das Team, es handle sich um ein technisches Problem, aber weitere Analysen mit verschiedenen Instrumenten bestätigten, dass es keinen Fehler gab und die gesammelten Proben, die aus einer Mischung verschiedener Mineralien bestanden, tatsächlich Sauerstoff enthielten.
Diese Entdeckung stellt die gängige Annahme, dass Sauerstoff nur durch Photosynthese entsteht, grundlegend infrage und könnte weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis der Ozeane und der Entwicklung des Lebens auf der Erde haben.
Diese polymetallischen Knollen sind nichts anderes als Metallklumpen, die wie Kohle aussehen, aber wertvolle Ressourcen wie Lithium, Kobalt und Kupfer enthalten. Die Knollen wirken wie eine chemische Batterie und erzeugen Sauerstoff durch einen Prozess, der als Meerwasser-Elektrolyse bekannt ist. Dieser Prozess beruht auf einem elektrischen Potenzialunterschied, der Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff trennt. Es ist daher möglich, dass das Leben nicht an der Oberfläche, dank des Sonnenlichts, sondern am Meeresboden durch diese „elektrischen Steine“ entstanden ist.
Die Auswirkungen dieser Entdeckung sind tiefgreifend. Sie legt nahe, dass es alternative Wege zur Sauerstoffproduktion in den Ozeanen der Erde geben könnte, was erhebliche Konsequenzen für unser Verständnis des Ursprungs des Lebens und das Potenzial für Leben in ähnlichen Umgebungen anderswo im Universum haben könnte. Die Existenz von „dunklem Sauerstoff“ unterstützt die Ansicht, dass, wenn Leben in den extremen Bedingungen des Meeresbodens existieren kann, auch ähnliche Umgebungen auf anderen Planeten oder Monden Leben beherbergen könnten. Diese Entdeckung könnte zukünftige Missionen zur Suche nach außerirdischem Leben leiten, insbesondere auf eisigen Monden wie Europa, wo es möglicherweise Ozeane unter der Oberfläche gibt.
Die Anwesenheit von dunklem Sauerstoff stellt die lang gehegte Überzeugung in Frage, dass Photosynthese die primäre Quelle für Sauerstoff in den Ozeanen ist. Sie eröffnet neue Möglichkeiten, zu verstehen, wie Leben in zuvor als unbewohnbar geltenden Umgebungen gedeihen kann. Dies könnte zur Entdeckung neuer Arten und biochemischer Prozesse führen, die sich an diese einzigartigen Bedingungen angepasst haben. Das Verständnis, wie dunkler Sauerstoff produziert wird und welche Rolle er in der Chemie der Ozeane spielt, könnte auch wertvolle Einblicke in den globalen Klimawandel liefern. Die Ozeane spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Erdklimas, und alle neuen Faktoren, die ihre Chemie beeinflussen, sind wichtig, um sie in Klimamodelle zu integrieren.
Während Wissenschaftler weiterhin diese mysteriöse Quelle des dunklen Sauerstoffs erforschen, wird auch sein Einfluss auf zukünftige Tiefseebergbauprojekte diskutiert. Die Knollen, die dunklen Sauerstoff produzieren, sind nicht nur eine Quelle dieses lebenswichtigen Elements, sondern enthalten auch wertvolle Mineralien, die für technologische Fortschritte in Richtung einer grünen Wirtschaft entscheidend sein könnten. Es ist wichtig, die wirtschaftlichen Vorteile mit dem Erhalt dieser einzigartigen Ökosysteme in Einklang zu bringen.
Die Studie hat eine Debatte bei den Verhandlungen der Internationalen Meeresbodenbehörde (ISA) der Vereinten Nationen ausgelöst, wobei einige Länder zur Vorsicht aufrufen und ein Moratorium für den Tiefseebergbau fordern, bis die Umweltauswirkungen besser verstanden sind. The Metals Company, ein kanadisches Unternehmen, das im Tiefseebergbau tätig ist, hat die Ergebnisse der Studie in Frage gestellt, eine fehlerhafte Methodik behauptet und die Glaubwürdigkeit des Journals Nature Geoscience angezweifelt. Diese Kontroverse unterstreicht den Bedarf an weiterer Forschung und sorgfältiger Abwägung der potenziellen Auswirkungen des Tiefseebergbaus.
„Wir entdecken, dass es verschiedene Sauerstoffquellen auf dem Planeten gibt. Wir wissen noch nicht, wie relevant sie sind, wie viel sie produzieren und welchen Einfluss sie auf die Vergangenheit des Planeten und die Ausbreitung des Lebens hatten, aber es sind definitiv Entdeckungen, die uns zwingen, einige Annahmen zu überdenken“, bemerkte der Mikrobiologe Donato Giovannelli, Professor an der Universität Neapel Federico II in Italien.
Ocean Action 2030 ist eine „freiwillige Koalition, die Länder bei ihrem Ziel unterstützt, eine nachhaltige Meereswirtschaft aufzubauen, indem sie nachhaltige Meerespläne entwickelt und umsetzt“. Ihre Mitglieder sind führende Institutionen, die technische und finanzielle Unterstützung leisten, damit Länder ihre nachhaltigen Meerespläne entwickeln und umsetzen können. Diese Pläne zielen darauf ab, langfristige wirtschaftliche und soziale Entwicklung zu fördern, während gleichzeitig die Gesundheit der Meeresökosysteme gestärkt wird. Die Friends of Ocean Action 2030 betonen, dass die Fähigkeit des Ozeans, diese Funktionen zu erfüllen, von seiner Gesundheit und Vitalität abhängt.
Der Ozean spielt eine wesentliche Rolle für die Erhaltung des Lebens auf unserem Planeten. Er hilft, die Temperaturen zu regulieren, schützt uns vor Stürmen, liefert Nahrung, unterstützt Millionen von Existenzen und produziert die Hälfte des Sauerstoffs der Erde. Es liegt in der Verantwortung der globalen Gemeinschaft, sein Wohlbefinden zu erhalten.
