Vor 591 bis 565 Millionen Jahren, als gerade die ersten Formen komplexen Lebens auf der Erde entstanden waren, schwächte sich das Magnetfeld unseres Planeten so stark ab, dass es kurz vor dem Verschwinden stand. Doch das war keine Katastrophe für die Lebewesen, die der schädlichen Sonnen- und Weltraumstrahlung ausgesetzt waren, sondern ging mit einem erheblichen Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre und den Ozeanen einher, was wiederum zur raschen Diversifizierung dieser primitiven Fauna beitrug. Mit anderen Worten: Der Zusammenbruch unseres magnetischen Schildes hätte zu dieser Zeit für das Leben von Vorteil sein können. Aber wie war das möglich?
Laut einer kürzlich in „Nature Communications Earth & Environment“ veröffentlichten Studie eines internationalen Forscherteams unter Koordination der University of Rochester in New York hätte dieses schwache Magnetfeld den Anstieg begünstigen können, indem es mehr Wasserstoff in den Weltraum entweichen ließ des Luftsauerstoffgehalts, was der Evolution einen starken Schub verlieh.
Ediacara-Fauna
Vor etwa 600 Millionen Jahren bestanden die „komplexen Tiere“, die die Erde bevölkerten, aus einer Reihe von Lebewesen mit weichem Körper, die als „Ediacaran-Fauna“ bekannt waren. Aus heutiger Sicht handelt es sich um sehr einfache Organismen, doch sie waren die ersten vielzelligen Lebewesen auf dem Planeten, die ersten Tiere selbst. Und der Fossilienbestand zeigt deutlich, dass sich diese Organismen vor 575 bis 565 Millionen Jahren sowohl in ihrer Komplexität als auch in ihrer Art erheblich diversifizierten.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass diese plötzliche Diversifizierung mit einem erheblichen Anstieg des atmosphärischen und ozeanischen Sauerstoffgehalts im selben Zeitraum zusammenhängt. Es war jedoch niemandem klar, wie oder warum es zu diesem Sauerstoffanstieg kam.
Im Jahr 2019 berichtete ein anderes Wissenschaftlerteam, das antike magnetische Formen in Gesteinen in Kanada untersuchte, bereits in „Nature Geoscience“, dass das Erdmagnetfeld vor etwa 565 Millionen Jahren seinen niedrigsten bekannten Wert erreichte. Das heißt, beide Ereignisse (die Schwächung der magnetischen Abschirmung und der Anstieg des Sauerstoffgehalts) fanden praktisch gleichzeitig statt. Doch bisher war es niemandem gelungen, einen zuverlässigen Zusammenhang zwischen den beiden Dingen herzustellen. Etwas, das die neue Studie offenbar erreicht hat.
Auf der Suche nach der Wahrheit
Unter der Leitung von Wentao Huang von der Universität Rochester gruben und untersuchten die Forscher eine Reihe magmatischer Gesteine aus Südafrika, die vor Milliarden von Jahren entstanden waren, und verglichen dann die darin enthaltenen Kristalle mit denen aus brasilianischen Gesteinen, die 591 Millionen Jahre alt waren. Diese Kristalle enthalten kleine Fragmente magnetischer Mineralien, die in der Zeit eingefroren wertvolle Informationen über den Zustand des Erdmagnetfelds zum Zeitpunkt der Kristallbildung bewahren.
Auf diese Weise bestätigten die Forscher, dass das Erdmagnetfeld vor 2.000 Millionen Jahren, in der Mitte des Paläoproterozoikums, stark und stabil war. Aber 1,5 Milliarden Jahre später, vor 591 Millionen Jahren, wurde es bis zu 30-mal schwächer, tatsächlich erreichte es den niedrigsten jemals gemessenen Wert. Der Studie zufolge dauerte diese Schwächesituation mindestens 26 Millionen Jahre, also vor 591 bis 565 Millionen Jahren. Ein Zeitraum, der sich seltsamerweise mit dem Sauerstoffanstieg vor 575 bis 565 Millionen Jahren, am Ende von Ediacara, überschneidet, in dem es zu einer Explosion der Artenvielfalt kam.
„Die neuen Daten – schreiben Huang und seine Kollegen – bestärken die Idee eines möglichen Zusammenhangs mit der Ediacara-Evolution makroskopischer Tiere.“ Obwohl die Zufälle zu verlockend waren, als dass man sie einfach dem Zufall zuschreiben konnte, mussten die Forscher noch ein weiteres Hindernis lösen: Wie kann ein außergewöhnlich schwaches Magnetfeld den Sauerstoffanstieg in der Atmosphäre bewirken?
Nach der Entwicklung verschiedener Modelle vermuten Huang und seine Kollegen, dass dieses geschwächte Magnetfeld mehr Wasserstoffionen in den Weltraum hätte entweichen lassen können, was zu einem höheren Sauerstoffgehalt in den Meeren und am Himmel geführt und die Diversifizierung des Lebens in Ediacara gefördert hätte.
In der langen und ereignisreichen Geschichte des Lebens ist es daher nun notwendig, dieses neue und überraschende Kapitel aufzunehmen, in dem das primitive Ediacara-Leben seine Chance nutzte, gerade als das Erdmagnetfeld nachließ. Was wiederum die Türen für die „Kambrische Explosion“ öffnete, die unmittelbar darauf folgte (vor etwa 540 Millionen Jahren), als die Natur in endlose Formen überging, die zu verschiedenen Familien von Lebewesen führten.
