Die Ozeane der Erde hatten einst eine andere Farbe und werden sich auch weiterhin verändern.

đại dương - Ảnh 1. — 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 japanische Vulkaninsel Iwo Jima eine grüne Farbe hatte, die auf eine oxidierte Form von Eisen(III) zurückzuführen war. In diesen Gewässern gedeihen Blaualgen.

Während des Archaikums entwickelten sich zusammen mit anderen Bakterien die Vorfahren der modernen Blaualgen, die für die Photosynthese Eisen(II) anstelle von Wasser als Elektronenquelle nutzten. Dies deutet auf einen hohen Eisengehalt im Ozean hin.

Das Archaikum vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren war eine Periode, in der es in der Erdatmosphäre und den Ozeanen keinen gasförmigen Sauerstoff gab. In dieser Zeit entwickelten sich auch die ersten Organismen, die Energie aus Sonnenlicht erzeugten. Diese Organismen waren anaerob photosynthetisch, das heißt, sie konnten ohne Sauerstoff Photosynthese betreiben.

Dies führt zu wichtigen Änderungen, da das Nebenprodukt der anaeroben Photosynthese Sauerstoffgas ist. Sauerstoff kommt in der Atmosphäre nur dann als Gas vor, wenn das Eisen im Meerwasser den Sauerstoff nicht mehr neutralisieren kann.

Photosynthetische Organismen verwenden Pigmente (hauptsächlich Chlorophyll) in ihren Zellen, um mithilfe von Sonnenenergie CO ₂ in Zucker umzuwandeln. Blaualgen sind einzigartig, weil sie neben dem üblichen Pigment Chlorophyll auch ein zweites Pigment namens Phycoerythrobilin (PEB) besitzen. Das Team fand heraus, dass moderne, mit PEB genetisch veränderte Blaualgen in blaugrünen Gewässern besser wachsen.

Bevor es Photosynthese und Sauerstoff gab, enthielten die Ozeane der Erde Eisen in sauerstoffarmem Zustand. Im Archaikum wurde mit der verstärkten Photosynthese Sauerstoff freigesetzt, 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.

Wenn das gesamte Eisen im Ozean oxidiert ist, existiert sowohl im Ozean als auch in der Atmosphäre freier Sauerstoff (O ₂ ). Das Team vermutet, dass Welten, die vom Weltraum aus wie blassgrüne Punkte aussehen, gute Kandidaten für die Beherbergung frühen photosynthetischen Lebens sein könnten.

Die chemischen Veränderungen im Ozean erfolgten allmählich und das Archaikum dauerte 1,5 Milliarden Jahre und umfasste mehr als die Hälfte der Erdgeschichte. Zum Vergleich: Die gesamte Geschichte der Entwicklung und Evolution komplexen Lebens auf unserem Planeten macht nur etwa ein Achtel der Erdgeschichte aus.

Daher ist es fast sicher, dass sich die Farbe des Ozeans in diesem Zeitraum allmählich veränderte und wahrscheinlich schwankte. Dies könnte erklären, warum sich Blaualgen mit beiden Formen photosynthetischer Pigmente entwickelt haben: Chlorophyll, das in den heutigen Umgebungen mit weißem Licht gut funktioniert, und PEB, das in Umgebungen mit grünem Licht gut funktioniert.

Kann der Ozean wieder seine Farbe ändern?

Die Lehre aus der Studie besteht darin, dass die Farbe des Ozeans mit der Wasserchemie und dem Einfluss des Lebens zusammenhängt. Wir können uns andere Farben des Ozeans vorstellen, ohne zu sehr in die Science-Fiction einzutauchen.

Bei hohen Schwefelkonzentrationen könnte es auf der Erde violette Ozeane geben. Dies könnte mit starker vulkanischer Aktivität und niedrigem Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zusammenhängen, was zur Verbreitung purpurner Schwefelbakterien geführt haben dürfte.

Bei rauen tropischen Klimabedingungen kann sich der Ozean auch rot verfärben. Durch die Zersetzung von Gestein an Land entsteht rotes oxidiertes Eisen, das durch Wind oder Flüsse in den Ozean getragen wird. Oder wenn eine mit einer „Roten Flut“ verbundene Algenart gedeiht und die Meeresoberfläche dominiert.

Mit zunehmendem Alter unserer Sonne wird sie zunächst heller, was zu einer erhöhten Oberflächenverdunstung und intensiver UV-Strahlung führt. Dadurch werden günstige Bedingungen für das Wachstum von Schwefelpurpurbakterien in tiefen, sauerstoffarmen Gewässern geschaffen.

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 von Dauer. Daher ist die Veränderung der Farbe des Ozeans unvermeidlich.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

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ANH THU

Quelle: https://tuoitre.vn/dai-duong-tren-trai-dat-tung-co-mau-khac-va-se-con-doi-mau-20250411113825899.htm