Illustration des Ozeans in Grün – Foto: UWMADISON/CANVA
Aus dem Weltraum betrachtet erscheint die Erde heute als blassblauer Punkt, da fast drei Viertel ihrer Oberfläche aus Ozeanen bestehen.
Einer neuen Studie japanischer Wissenschaftler zufolge waren die Ozeane der Erde jedoch einst grün und dieser Farbunterschied hängt mit der Chemie und Entwicklung der Photosynthese zusammen.
Der Ozean ist grün
Laut ScienceAlert vom 10. April begann die Forschung mit der Beobachtung, dass das Wasser rund um die Vulkaninsel Iwo Jima in Japan grün war. Dies ist auf eine oxidierte Form von Eisen(III) zurückzuführen. Blaualgen gedeihen in diesen Gewässern.
Im Archaikum entwickelten sich die Vorfahren der heutigen Blaualgen zusammen mit anderen Bakterien. Sie nutzten Eisen(II) anstelle von Wasser als Elektronenquelle für die Photosynthese. Dies deutet auf einen hohen Eisengehalt in den Ozeanen hin.
Das Archaikum, vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren, war eine Zeit, in der die Erdatmosphäre und die Ozeane keinen gasförmigen Sauerstoff enthielten. In dieser Zeit entwickelten sich auch die ersten Organismen, die Energie aus Sonnenlicht erzeugten. Diese Organismen waren anaerob, das heißt, sie konnten ohne Sauerstoff Photosynthese betreiben.
Dies führt zu wichtigen Veränderungen, da das Nebenprodukt der anaeroben Photosynthese Sauerstoff ist. Sauerstoff kommt in der Atmosphäre nur dann als Gas vor, wenn das Eisen im Meerwasser den Sauerstoff nicht mehr neutralisieren kann.
Photosynthetische Organismen nutzen Pigmente (hauptsächlich Chlorophyll) in ihren Zellen, um CO2 mithilfe der Sonnenenergie in Zucker umzuwandeln. Blaualgen sind einzigartig, da sie neben dem üblichen Pigment Chlorophyll auch ein zweites Pigment namens Phycoerythrobilin (PEB) enthalten. Das Team fand heraus, dass moderne, mit PEB gentechnisch veränderte Blaualgen in grünem Wasser besser wachsen.
Vor dem Aufkommen von Photosynthese und Sauerstoff enthielten die Ozeane der Erde Eisen in sauerstoffarmem Zustand. Später, im Archaikum, wurde Sauerstoff freigesetzt, als die Photosynthese zunahm, was zur Oxidation von Eisen im Meerwasser führte.
Computersimulationen im Rahmen der Studie ergaben außerdem, dass der während der frühen Photosynthese freigesetzte Sauerstoff zu ausreichend hohen Konzentrationen oxidierter Eisenpartikel führte, um die Meeresoberfläche grün zu färben.
Sobald das gesamte Eisen im Ozean oxidiert ist, verbleibt freier Sauerstoff (O 2 ) sowohl im Ozean als auch in der Atmosphäre. Das Team vermutet, dass Welten , die vom Weltraum aus wie hellgrüne Punkte aussehen, gute Kandidaten für frühes photosynthetisches Leben sein könnten.
Die chemischen Veränderungen in den Ozeanen vollzogen sich allmählich im Archaikum, das 1,5 Milliarden Jahre dauerte – mehr als die Hälfte der Erdgeschichte. Zum Vergleich: Die gesamte Geschichte der Entwicklung und Evolution komplexen Lebens auf unserem Planeten umfasst nur etwa ein Achtel der Erdgeschichte.
Es ist daher fast sicher, dass sich die Farbe des Ozeans in diesem Zeitraum allmählich veränderte und wahrscheinlich schwankte. Dies könnte erklären, warum Blaualgen beide Formen photosynthetischer Pigmente entwickelten: Chlorophyll, das in der heutigen Weißlichtumgebung gut funktioniert, und PEB, das in Grünlichtumgebungen gut funktioniert.
Kann der Ozean wieder seine Farbe ändern?
Die Lehre aus dieser Studie ist, dass die Farbe des Ozeans mit der Wasserchemie und dem Einfluss des Lebens zusammenhängt. Wir können uns andere Meeresfarben vorstellen, ohne zu sehr in die Science-Fiction einzutauchen.
Die Erde hätte violette Ozeane haben können, wenn der Schwefelgehalt hoch gewesen wäre. Dies hätte intensive vulkanische Aktivität und einen niedrigen Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zur Folge gehabt, was zur Verbreitung violetter Schwefelbakterien geführt hätte.
Der Ozean kann sich auch rot färben, wenn das tropische Klima hart ist: Durch die Zersetzung von Gestein an Land entsteht rotes, oxidiertes Eisen, das durch Wind oder Flüsse ins Meer getragen wird. Oder wenn eine Algenart, die mit einer „Roten Flut“ in Verbindung gebracht wird, gedeiht und die Meeresoberfläche dominiert.
Mit zunehmendem Alter unserer Sonne wird sie zunächst heller, was zu erhöhter Oberflächenverdunstung und intensiver UV-Strahlung führt. Dies schafft günstige Bedingungen für das Gedeihen violetter Schwefelbakterien in tiefen, sauerstoffarmen Gewässern.
Dies würde zu mehr Lila, Braun oder Grün in geschichteten Gebieten im Meer oder in Küstennähe und weniger Dunkelblau aufgrund des reduzierten Phytoplanktons führen.
Auf der geologischen Zeitskala ist nichts beständig. Daher sind Veränderungen der Meeresfarbe unvermeidlich.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Quelle: https://tuoitre.vn/dai-duong-tren-trai-dat-tung-co-mau-khac-va-se-con-doi-mau-20250411113825899.htm
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