Hallo Unendlicher,
Ich bin der Meinung: Wasserstoff war schon kurz nach der
Entstehung der Erde in einer sehr dünnen Atmosphäre vorhanden.
Unwahrscheinlich. Die Gravitation der Erde ist nicht groß genug, um den Wasserstoff festhalten zu können. Sicher war Wasserstoff in der Staubwolke, aus der die Erde entstand, aber der bei der Entstehung involvierte Wasserstoff ist sicher schnell wieder in den Weltraum entwichen. Die erste Atmosphäre der Erde bestand v.a. aus Wasserdampf(!), Kohlenmonoxid und Methan.
Es gibt/gab Kleinstorganismen, die nahezu in einem Vakuum
leben können. Diese konnten Sauerstoff herstellen, welcher
sich mit dem Wasserstoff zu Wasser verband.
Woraus sollten sie den Sauerstoff denn „herstellen“? Entweder, sie setzen ihn durch eine chemische Reaktion aus einer anderen Verbindung frei oder aber sie betreiben Kernphysik und erzeugen ihn durch Kernspaltung bzw. Kernfusion. Die kernphysikalische Möglichkeit ist beliebig unwahrscheinlich. Es gibt keine Hinweise darauf, dass irgendein lebender Organismus jemals sowas zustande gebracht haben könnte. Leben basiert auf der Chemie; im Stoffwechsel werden chemische Verbindungen aufgebrochen und neue gebildet. Die Elemente, welche dbei zu immer neuen Molekülen zusammengesetzt werden, sind hauptsächlich Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Natürlich spielen auch noch Zig andere Elemente eine Rolle für das Leben, aber das sind die zumindest mengenmäßig wichtigsten.
Sauerstoff kommt vor als Element, im Wasser, in Kohlendioxid (natürlich auch im Kohlenmonoxid der frühen Atmosphäre) und in Kohlehydraten (Zucker), Fetten und Proteinen (also so ziemlich allen biologischen „Baustoffen“.
Nach der Entstehung der Erde gab es Sauerstoff noch nicht als Element, aber in der großen Staubwolke, aus der die Erde entstand, waren schon große Mengen Wasser dabei, so dass Wasser schon ganz zu Anfangs Bestandteil der Erde war (Kohlehydrate, Fette und Proteine gab es damals natürlich noch keine).
Die frühe Erde enthielt auch eine Menge Eisen. Wäre zu dieser Zeit elementarer Sauerstoff zugegen gewesen, so hätte dieser das Eisen oxidiert. Die Geologen können aber zeigen, dass das Eisen damals nicht oxidiert wurde. - Das passierte erst später. Da muss dann also irgendwie Sauerstoff freigesetzt worden sein, und zwar durch die ersten photosynthetisch aktiven Bakterien.
Die Biologen haben den Prozess der Photosynthese inzwischen ganz gut verstanden. Sie wissen, dass Bakterien (bzw. die grünen Pflanzen) das machen, um Kohlehydrate aufzubauen (die dann weiter auch zu Fetten und Proteinen verarbeitet werden). Der Kohlenstoff wie auch der Sauerstoff dazu kommt aus dem Kohlenmonoxid/Kohlendioxid. Fehlt noch Wasserstoff. Den wiederum gab’s im Überfluss, allerdings gebunden im Wasser. Und das war ein Problem, weil Wasser eine sehr reaktionsträge Verbindung ist. So muss man eine große Menge Energie reinstecken, um den Wasserstoff aus dem Wasser herauszubekommen (d.h. um das Wasser zu spalten). Diese Energie wurde von der Sonne genommen! Mithilfe des Sonnenlichts gelang es manchen Bakterien, Wassermoleküle zu spalten und den freiwerdenden Wasserstoff für die Synthese von Kohlehydraten zu benutzen. Was übrigblieb, war der Sauerstoff aus dem Wasser. Das war schlicht Abfall. Gefährlicher Abfall, weil Sauerstoff sehr reaktionsfreudig ist und alles mögliche oxidiert. Zum Glück wurden große Mengen dieses Abfallprodukts wurden anfangs gleich wieder unschädlich gemacht, eben weil es das viele Eisen und Mangan und andere Mineralien oxidierte (zu Eisenoxid, Manganat usw.), sowie das Kohlenmonoxid in der Atmosphäre zu Kohlendioxid. Doch irgendwann war nichts mehr da zum oxidieren und Sauerstoff blieb „übrig“. Das war eine große Umweltkatastrophe, weil kaum ein Lebewesen mit diesem reaktionsfreudigen „Giftstoff“ klarkam; ein Massensterben setzte ein.
Wieder waren es einige wenige Bakterien, welche einen Weg fanden, den Sauerstoff zu entgiften. Dazu nutzten sie natürlich Stoffwechselwege, die schon vorhanden waren: Sie nahmen Kohlehydrate (vorzugsweise von gefressenen Mitbewohnern), spalteten davon wieder den Wasserstoff ab und konnten den Sauerstoff diesen Wasserstoff oxidieren lassen. Dabei entsteht wieder Wasser und genialerweise ganz nehbenbei auch noch eine Menge Energie, die sich gut nutzen läßt.
Drum frage ich euch!
- Seit wann gibt es Wasser auf der Erde?
Schon immer.
- War Flora unmittelbar darauf möglich?
Flora? Bakterien gibt es nachweislich schon seit mindestend 3,5 Mrd Jahren. Die ersten eukaryoten grünen Einzeller (einzellige Grünalgen) gab es vermutlich vor ca. 2 Mrd Jahren. Vor etwa 0,5 Mrd Jahren gab es dann die ersten Landpflanzen. Zu dieser Zeit hatte sich die Atmosphäre schon stark verändert und enthielt große Mengen Sauerstoff, der letzlich durch Photosynthese von Bakterien und Algen aus dem Wasser freigesetzt wurde.
Heute haben wir praktisch ein Fließgleichgewicht von der Freisetzung und der Bindung von Sauerstoff: In der Photosynthese wird Wasser gespalten und Sauerstoff freigesetzt (um dann den Wasserstoff zu kommen!), in der Zellatmung wird der Sauerstoff wieder mit Wasserstoff zu Wasser verbunden. Dieser Kreislauf ist gekoppelt an den Kreislauf von Kohlenstoff, weil in der Photosynthese der gewonnene Wasserstoff genutzt wird, um auf Kohlendioxid Kohlehydrate aufzubauen und bei der Zellatmung Kohlehydrate abgebaut werden, um Energie zu gewinnen (und den Sauerstoff zu entgiften).
LG
Jochen
Michael