Vor 2,4 Milliarden Jahren begann die Erfolgsgeschichte eines Gases, ohne das das Leben auf unserem Planeten kaum noch vorstellbar erscheint: Sauerstoff. Doch die Vorfahren der heutigen Lebewesen zeigen sich erst fast zwei Milliarden Jahre später. Ein Mangel an Molybdän könnte die Ursache für diese Verzögerung gewesen sein, meinen Clinton Scott von der Universität von Kalifornien in Riverside und seine Kollegen.
Heutzutage gelangt Molybdän als Verwitterungsprodukt über die Flüsse ins Meer. In sauerstoffhaltigem Milieu bleibt es lange verfügbar und setzt sich höchstens in Kombination mit Mangan-Verbindungen ab. Den weitaus größeren Anteil daran, Molybdän aus dem System zu entfernen, tragen sauerstofffreie Zonen, in denen sich das Spurenelement mit Sulfiden zusammenlagert. Im extremen Fall entstehen unter solchen Bedingungen mächtige Faulschlammschichten wie heute noch im Schwarzen Meer, welche die Forscher unter anderem als Vergleich heranzogen. Aus den Daten ermittelten Scott und seine Kollegen nicht nur die ehemaligen Verhältnisse in der Tiefe, sondern erfassten auch die Nachschubsituation. Denn ist das Spurenelement in den oberen Wasserschichten noch verfügbar, bildet sich eine andere Gesteinssignatur aus als in Meeresregionen, die insgesamt an Molybdän verarmt sind. Letztendlich konnten die Forscher drei Phasen unterscheiden. So war Molybdän zu Zeiten der Sauerstoff-Anreicherung vor etwa 2,4 Milliarden Jahren noch erwartungsgemäß mager vertreten – der Hauptlieferant, die oxidative Verwitterung, begann gerade erst an den Steinen zu nagen. In den folgenden Jahrmillionen zeigen sich zwar erste Anzeichen einer Verbesserung, doch blieben die Gehalte niedrig – bis sie vor etwa 550 Millionen Jahren plötzlich sprunghaft ansteigen. Erst kurz zuvor, so offenbaren ehemalige Meeressedimente, war auch der Sauerstoff bis in die Tiefen vorgedrungen – und nicht, wie bisher vermutet, schon bald nach der Anreicherung in der Atmosphäre und in den oberen Wasserschichten. Ohne Molybdän aber dürfte das junge Leben in Schwierigkeiten geraten sein. So benötigen beispielsweise Cyanobakterien das Spurenelement dringend für Stickstoff-Fixierung und Wachstum. Ohne derart ins System eingespeisten Stickstoff allerdings gedeiht keine Lebensgemeinschaft höherer Organismen.
Tracing the stepwise oxygenation of the Proterozoic ocean