Strahlen von großen Vulkanausbrüchen könnten das Leben auf der Erde ausgelöst haben!

Studie legt nahe, dass Blitze bei Vulkanausbrüchen Stickstoff in der Form geliefert haben könnten, die von den ersten Lebensformen auf der Erde benötigt wurde. Lesen Sie hier mehr.

vulkanische Blitze
Diese Strahlen treten in den Aschewolken auf, die bei Vulkanausbrüchen entstehen.

Rund 78 Prozent der Erdatmosphäre bestehen aus Stickstoff. Die Form, in der dieses Element vorkommt (bestehend aus zwei stark gebundenen Atomen), wird jedoch nur dann für das Leben nützlich, wenn es abgetrennt und mit anderen Elementen kombiniert wird, wodurch Nitrate entstehen.

Einige frühe theoretische Studien schlugen bereits vor, dass vulkanische Strahlen zur Stickstofffixierung in den ersten präbiotischen Umgebungen der Erde beigetragen haben könnten, aber geologische Beweise fehlten noch.

Vulkanische Blitze entstehen in den Aschewolken, die bei Eruptionen entstehen, und erzeugen statische Elektrizität in der Vulkanfahne.

Nun hat ein internationales Forscherteam in einer Studie, die in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde, durch geologische Analysen die Vermutung geäußert, dass Strahlen von Vulkanausbrüchen das Leben auf der Erde ausgelöst haben könnten.

Wie könnte vulkanische Strahlung Leben hervorgebracht haben?

Heute sind einige Mikroorganismen, wie z. B. Bakterien, in der Lage, Stickstoffgas zu "fixieren", indem sie es in Verbindungen wie Nitrat umwandeln. Doch zu Beginn der Erdgeschichte musste etwas Nicht-Biologisches diesen Prozess in Gang gesetzt haben. "Stickstoff fixierende Bakterien gab es nicht, als sich das Leben entwickelte, also muss es von Anfang an eine nicht-biologische Quelle gegeben haben", sagte Slimane Bekki (Universität Sorbonne in Paris), Mitautor der Studie.

Hier kommen die Blitze ins Spiel. Dieses energiereiche Naturphänomen hat die Fähigkeit, Stickstoffatome aufzuspalten, die sich dann mit Sauerstoff zu Stickoxiden (NOx) und schließlich zu Nitraten (NO3) verbinden können. Und es ist bekannt, dass bei einem großen Vulkanausbruch viele Blitze entstehen.

Der Studie zufolge ist die Stickstofffixierung ein lebenswichtiger Prozess, bei dem atmosphärischer Distickstoff in biologisch assimilierbare Formen umgewandelt wird.

Die Forscher analysierten vulkanische Ablagerungen aus großen explosiven Eruptionen in Peru, in der Türkei und in Italien und waren überrascht, in einigen Schichten eine beträchtliche Menge an Nitrat zu finden. Geochemische Analysen, einschließlich der Multi-Isotope des Sauerstoffs, wiesen darauf hin, dass dieses Nitrat das Endprodukt der Oxidation der atmosphärischen Stickstofffixierung durch vulkanische Strahlung ist. "Aber die Menge war wirklich überraschend. Sie ist wirklich riesig", sagte Bekki. Alles deutet also darauf hin, dass die Nitrate wahrscheinlich durch vulkanische Strahlung erzeugt wurden.

Und dieser Prozess könnte den Stickstoff geliefert haben, den die ersten Lebensformen benötigten, um sich zu entwickeln und hier auf der Erde zu gedeihen.

Die Vulkanologin und Professorin für Geowissenschaften an der Universität Oxford, Tamsin Mather, hält die Schlussfolgerung dieser Studie für sinnvoll. "Wir erwarten, dass Vulkanausbrüche wie die in diesem Artikel untersuchten signifikante Blitze erzeugen. Es ist also durchaus möglich, dass vulkanische Blitze dieses Signal verursacht haben", sagt sie in einem Interview.

Große explosive Eruptionen könnten etwa 60 Teragramm Stickstoff binden, was die mögliche Rolle von Vulkanausbrüchen bei der Schaffung günstiger Bedingungen für die Entstehung von Leben auf der Erde verdeutlicht.

Den Autoren zufolge liefert diese Entdeckung den fehlenden geologischen Beweis für die Rolle explosiver Eruptionen bei energieintensiven Prozessen, die für die Bereitstellung der Bausteine für das Leben während seiner Entstehung auf der Erde wesentlich waren.

Quellenhinweise:

Aroskay, A. et al. Geological evidence of extensive N-fixation by volcanic lightning during very large explosive eruptions. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), v. 121, n. 7, 2023.