Wolfgang Korsus Dipl.Ing. NT , Astrophysiker
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Teil 6
Ohne Sauerstoff gäbe es kein Leben auf der Erde. Sauerstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol O. Es ist ein farbloses, geruchloses Gas und stellt ein starkes Oxidationsmittel dar. Industriell wird Sauerstoff aus flüssiger Luft gewonnen. Sauerstoff wird häufigst in der Medizin, Technik und Raumfahrt verwendet. Was für Eigenschaften er noch hat, lernt Ihr im folgenden Artikel zusätzlich kennen.
Auf unserem Planeten 3 gab es auch Zeiten da war Sauerstoff „DAS TÖDLICHE GIFT“ ! Ich pflege jetzt zu bemerken : Früher war nicht alles besser, wirklich nicht. Denn schon ganz am Anfang hat das Leben sich selbst gefressen; wer immer konnte, hat seinen Nachbarn verschlungen und sich damit das einverleibt, was an Energie in unmittelbarer Umgebung zur Verfügung stand. Eine perfekte lokale Ernährung. Dabei haben wie immer die Exemplare überlebt, die schneller, pfiffiger und durchsetzungsstärker waren. Währenddessen veränderte sich die Erde immer weiter und weiter….Es regnete nicht nur, nein, es schüttete wie aus Kübeln, nebenbei brachen unzählig viele Vulkane aus. Jüngste Kleinst-Kontinente zerbrachen, stießen zusammen und ihre Teile drifteten auf noch glutflüssigem Untergrund rund um den Globus. Zu guter Letzt also irgendwann, erreichte das Leben aber den Zustand eines dynamischen Gleichgewichts, denn es passierte nicht viel Neues. Milliarden Bakterien verspeisten sich, aber schätzungsweise irgendwann rund zwei Milliarden Jahre nach der Entstehung der Erde, passierte etwas äußerst Besonderes :
Irgendeiner dieser, ich nenne sie mal, bakteriellen Prototypen des Lebens hat sich auf einmal eine völlig neue Energiequelle erschlossen. Superschlau, er zapfte das Licht der Sonne an. Zu dieser Zeit begann sich gerade der dichte Schleier der Atmosphäre leicht zu lüften, dadurch fanden zum ersten Mal die Sonnenstrahlen ihren Weg auf die Erdoberfläche. (Das Wasser) in Das alles fand zu einer Zeit statt als sich endlich der dichte Schleier der Atmosphäre zu lüften begann und Sonnenstrahlen den Weg auf die Erdoberfläche fanden.
Das war der Beginn der lichtdurchfluteten Zeiten, das war einfach das noch nicht Dagewesene!
Für das noch nicht „Dagewesene“ interessiert sich auch jemand und zwar sehr. Es sind die Cyanobakterien, sie besiedeln vermutlich seit mehr als 3,5 Mrd. Jahren (Archaikum) die Erde und zählen zu den ältesten Lebensformen überhaupt. Sie können die Richtung des Lichteinfalls wahrnehmen; eine einzigartige Fähigkeit ! Nach der Endosymbiontentheorie …….
(Die Endosymbiontentheorie beschreibt die wissenschaftliche Annahme, dass in der Evolution zwei Zellen eine gegenseitige Vorteilbeziehung, eine Endosymbiose, miteinander eingegangen sind)
….sind die Cyanobakterien die Vorläufer der Cloroplasten: Chlorophyllfreie Vorläufer („Protozoen“) nahmen einst Cyanobakterien auf, die zu Endosymbionten und dann zu Chloroplasten wurden. Erst die Cyanobakterien machten also die Grünalgen grün.
Also fortfahren, die Cyanobakterien konnten sich mehr und mehr für die Sonnenstrahlen erwärmen. Diese Bakterienart war es, die die berühmte „Photosynthese“ auf der Erde entwickelte, einen außerordentlich komplizierten Vorgang, der bis heute noch nicht ganz nachvollziehbar ist.
Es folgt ein kleiner Hinweis zur Photosynthese….was bewirkt sie ?
Cyanobakterien, hier versucht als Feuertang darzustellen
Diese hyperaktiven einfachen Lebewesen waren die Lebewesen auf der Erde, die sich eben für das Sonnenlicht erwärmen konnten. Ich gehe davon aus, das Entscheidende für unser weiteres Fortkommen als Lebewesen ist hinlänglich bekannt ►
Die Energie der Sonne wird also nachgewiesen bei der Photosynthese, in Zuckermoleküle und Sauerstoff verwandelt. Jedoch laut bemerkt: Sauerstoff entpuppte sich für alle Lebewesen außer den Cyanobakterien als „tödliches Gift“. Es entstand damit oder besser formuliert, kam zum größten Massensterben, das dem „Phänomen“ Leben auf der Erde jemals widerfahren ist. Währenddessen und ich sage überzeugt wurden jedoch die Weichen in Richtung Überleben gestellt:
„Leben“ – – – atme Sauerstoff oder du stirbst! Ein fürchterlicher Satz, zwar kurz aber er sollte sich als „richtig“ herausstellen. Eigentlich entspricht der Satz einem neuen > Lebensmotto < und tatsächlich bis auf ganz wenige Ausnahmen, die sich so eben noch so durchmogeln konnten, war das jetzt das „neue Lebensmotto“.
Nach dem bisher von mir erzählten denkt so manch einer von euch Lesern…..Aha, natürlich so kam es daaaamals dazu !
Ich bitte Euch aber : denkt nochmals alles durch !!!
Die Entwicklung der beschriebenen Photosynthese stellt sicherlich einen richtungsweisenden Meilenstein auf dem Weg des Lebens dar. Denn mit der Oxidation hatte sich das Leben eine neue Energiequelle für Milliarden Jahre gesichert. Genau das ist es also, worum es im Leben geht:
….ständig,sehr häufig, regelmäßig oder ununterbrochen wiederkehrend, andauernd mithilfe sich wiederholender, stabiler chemischer Prozesse Energie freizusetzen, die den Stoffwechsel aufrechterhält–und das nennen wir die Essenz des Lebens. Dass es Euch und mich gibt, hängt ursächlich damit zusammen, dass wir Sauerstoff atmen. In unserem Körper läuft ein Prozess ab, bei dem aus Sauerstoff freie Energie gewonnen wird, und diese Energie brauchen und verbrauchen wir, um am Leben zu bleiben.
Aufgepasst : Zuerst blieben das Leben und der Sauerstoff noch im Wasser. (Hallo wichtig….!)
Die von mir erwähnten Cyanobakterien erzeugten damals und erzeugen noch heute mithilfe des Sonnenlichts Zuckermoleküle und setzen dabei Sauerstoff frei. Im Wasser der damals vorhandenen Ur-Ozeane oxidierte der Sauerstoff kurzweg alles. Es entstanden also unlösliche Eisenerze, die auf den Meeresboden sackten und sich als sogenannte gebänderte Kieseleisenerze, in meist kilometerdicken Schichten ablagerten. Jetzt werden wir uns die nächsten Milliarden Jahre im Zeitraffer anschauen und ich stelle fest das selbst ( wie ein selbst erwähltes Schicksal ) nach über einer Milliarde Jahre praktizierter Photosynthese im Wasser noch nicht viel Sauerstoff in die „Atmosphäre“ gelangt war. Die größten Mengen Sauerstoff blieben im Meer und wurden dort chemisch zur Eisenoxidation genutzt. Jedoch die biochemischen Kreisläufe führten zu einem immensen Wachstum an Bakterien. Ich sage mal ganz lapidar…..“Sonst passierte eigentlich nichts“. Blicken wir also einfach mal mit dem Fokus auf das Leben der gesamten Erdzeit, dann existieren in 90 Prozent dieser Zeit nur Bakterien und Einzeller. Bakterien ohne Zellkern, genannt Prokaryoten, und die 10.000-mal größeren Eukaryoten oder Eukaryonten mit einem Zellkern.
Mit einer wahren Unermüdlichkeit wurde ständig fleißig freier Sauerstoff produziert und bei diesen Mengen an Gas ( Sauerstoff ) gelangte das Gas dann auch in die Atmosphäre. Das sagt aus, das die Lufthülle unseres Planeten Erde sich mehr und mehr mit Sauerstoff anreicherte.
Jetzt kam es zu folgendem hervorragendem Ereignis ( totale Chemie ) denn in einer bestimmten Höhe, so in 14 bis 15 Kilometern, passierte nun etwas mit den „Sauerstoffmolekülen“, was für die weitere Entwicklung des Leben von existenziellster Bedeutung war:
Es bildete sich Ozon.
– Ozon – !!!!!!
Auch wenn Ihr es nicht mehr hören möchtet, sage ich es nochmal :
Milliarden Jahre, nachdem die Natur die Photosynthese eingeführt hat, (erst im Wasser) ist es möglich geworden aus dem Licht der Sonne Zuckermoleküle und Sauerstoff zu erzeugen. Im Endeffekt ist sogar ein atmosphärischer Schutzschild entstanden, ……und dieser besitzt seitdem die Fähigkeit die ultraviolette, fürchterlich zerstörerische Strahlung der Sonne abzuweisen.
Die letzte Äußerung von mir sagt also deutlich, so war es ……damals ! Ich taste mich aber langsam an die heutigen Ergebnisse „Ozon-Loch Antarktis, Arktis heran. Dabei haben viele Klima-Spezialisten mit sehr kurzen Informationen mitgewirkt und vom physikalischen Standpunkt mich bestätigt. Ich danke allen auf meine Weise in dem ich mich oft melde…und forsche.
Klimaschutz: Wie steht es eigentlich um das im Raum festgestellte Ozonloch?
Diese Aussage wurde plötzlich Wirklichkeit ⏩ Die Unsichtbare Bedrohung aus dem All: Vor mehr als 35 Jahren konnten Wissenschaftler erstmals nachweisen, dass ein riesiges Ozonloch über der Antarktis klafft !
Ich habe mich kurzzeitig an Dr. Rolf Müller vom Forschungszentrum Jülich gewendet. Er gibt zu dem obigen Thema folgende Erklärungen ab ⏩ ⏩ ⏩
VERÖFFENTLICHT AM 15. SEPT. 2021, 13:49 MESZ
AKTUALISIERT AM 16. SEPT. 2021, 10:50 MESZ
18 Millionen Quadratkilometer: Das Ozonloch über der Antarktis war Anfang Dezember 2020 so groß wie noch nie zu dieser Jahreszeit. Langfristig rechnen demnach Forschende allerdings mit einer kleinen Erholung.
Das beigefügte Foto ist von den ESA !!!
Die Welt stand Kopf am 16. Mai 1985. Britische Forscher hatten ein gigantisches Loch in der Ozonschicht über der Antarktis entdeckt und ihre Ergebnisse in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Die beobachteten Ozonverluste waren dramatischer als alle Prognosen. Kein Wunder, dass diese Neuigkeiten für eine erdumspannende Alarmstimmung sorgten: Denn ohne schützende Ozonschicht wäre das pflanzliche und tierische Leben in der uns bekannten Form kaum weiterhin möglich gewesen . Wie ein riesiger Schirm filtert demnach sie die schädliche UV-Strahlung der Sonne in rund 15 bis 30 Kilometern Höhe. Damit bewahrt sie zum Beispiel Menschen und Tiere vor fatalen Zellschäden, Hautkrebs und Augenleiden.
Die internationale Staatengemeinschaft zog jetzt fast ohne Ausnahme an einem Strang: Im vorliegenden Montreal-Protokoll von 1987 sowie weiteren Vereinbarungen beschloss sie, ozonschädliche Substanzen zu verbieten, die der Mensch schon seit Jahrzenten in die Atmosphäre gepustet hatte. Im Zentrum standen die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW): künstliche chemische Verbindungen, die seinerzeit weltweit als Treibgase, Kältemittel und Lösungsmittel im Einsatz waren und die Schutzschicht zerstörten. Der Ozonkiller FCKW ist seitdem so gut wie komplett aus Kühlschränken, Spraydosen und Schaumstoffen verschwunden. ….So, so, so…!
Doch hat sich auch die Ozonschicht erholt? Das Institut für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich untersucht die chemischen, mikrophysikalischen und dynamischen Prozesse in der Erdatmosphäre. auch dazu äußert sich der Physiker und Ozonforscher Dr. Rolf Müller.
Er ist leicht optimistisch, dass sich das Ozonloch auf lange, …..sehr lange Sicht schließen wird: „Denn die notwendigen Schritte sind weitestgehend getan.“
Aber für mich bleibt die Frage noch lange bestehen, wächst oder schrumpft das Ozonloch ?
Die Wissenschaft beobachtet zwar, dass sich die Ozonschicht über der Antarktis allmählich und außergewöhnlich langsam erholt. Ich gehe nach all dem Erfahrenen heute davon aus, dass sich das Ozonloch schließen wird. Aber ……….das ist ein unvorstellbar langer Prozess. Ich schätze mal, da plätschern noch so etwa 50 bis 100 Jahre Lebensfluten dahin !
Warum eigentlich dauert die Erholung so extrem lange?
Die ozonschädlichen FCKW haben halt Lebenszeiten von 50 bis 100 Jahren. Erst danach werden sie also aus der Erd-Athmosphäre verschwunden sein. Das ist messbar – nämlich zum Beispiel mit Forschungsballons, die selbst in 30 Kilometern Höhe Luft zur Analyse einsammeln
Foto von ELENA POPGA, Universität Utrecht
Mit Forschungsballons lässt sich die Konzentration ozonschädlicher Stoffe selbst in 30 Kilometern Höhe noch messen.
Die höchste FCKW-Konzentration in der Atmosphäre hatten wir allerdings um das Jahr 2000. Seitdem aber beobachten wir eine Abnahme um insgesamt rund „zehn“ Prozent. Damit landen wir ungefähr wieder auf dem Stand von 1991 oder 1992.
Jedoch erwähnenswerte Meldungen über den Zustand der Ozonschicht sind sehr unterschiedlich und voneinander abweichend. Mal hörte man das Ozonloch schließe sich. Dann hieß es, es sei so groß wie nie zuvor.
Jedoch grundsätzlich muss man zwischen zwei Ozonverlusten unterscheiden, in der Arktis und dem in der Antarktis.
Fange ich mit der größten Ozonausdünnung an, sie tritt jedes Jahr im antarktischen Frühjahr auf, also im Oktober! Bis zu 80 Prozent der gesamten Ozonschicht gehen dann verloren.
Solche Ozonverluste sind auch über der Arktis zu beobachten. es handelt sich aber um zwei unterschiedliche Phänomene, denn die meteorologischen Bedingungen unterscheiden sich zumal direkt an den Polen. Woran liegt das ? In der „Arktischen Stratosphäre“ herrscht eine viel größere Klima-Variabilität. Denn dort gibt es zum Beispiel größere Temperaturschwankungen und zusätzlich; es ist in der Regel wärmer als am Südpol.
Die Frage muß folgen: Was bedeuten also diese Temperaturschwankungen für die Ozonschicht?
Entscheidend für die Ausdünnung der Ozonschicht sind extrem niedrige Temperaturen in der Atmosphäre und Tiefdruckgebiete, die das Ozonloch bildlich gesprochen umklammern. Die Ozonzerstörung beginnt erst ab einer Temperatur in der Atmosphäre von 195 Kelvin oder weniger. Das entspricht ungefähr minus 78 Grad Celsius. Manchmal ist es in der Arktis aber so warm, dass dieser Prozess gar nicht in Gang kommt – im Gegensatz zur Antarktis, wo das Phänomen alljährlich wiederkehrt, weil es dort eben in der Regel viel kälter ist. Aber auch der arktische Winter war 2020 in großen Höhen sehr lange überaus kalt, was zu einer starken Ozonausdünnung über dem Nordpol führte. So kam es dann zum Teil zu voreiligen Schlüssen: etwa dass sich das Ozonloch grundsätzlich wieder vergrößere. In den kommenden Jahren kann sich das aber wieder ganz anders darstellen. Kurz gesagt: Es kann immer wieder Jahre geben, in denen sich das Ozonloch über der Antarktis ausdehnt oder über der Arktis starke Ozonverluste auftreten. Langfristig rechnen wir aber wie erwähnt mit einer Erholung.
Wenn die Ozonzerstörung erst bei extrem niedrigen Temperaturen beginnt, so könnte man meinen, dann Ist die globale ERDERWÄRMUNG also gut für die Ozonschicht?
Stop, das kann man so nicht sagen. …..ein klares Nein. Und anschließend sage ich : Aktuell sind noch keine einheitlichen Erkenntnisse über die Auswirkungen des Klimawandels auf die Ozonschicht bekannt.
Schon tritt ein Grundprinzip auf die Bühne und das heißt : Je höher der CO2-Ausstoß, desto kälter die Stratosphäre. Hier unten wird es wärmer, oben dagegen kälter. Das hängt mit Wechselwirkungen zwischen dem CO2 und der Strahlung in der Atmosphäre zusammen. Zugleich gibt es aber Hypothesen, wonach die Luftbewegungen in der Stratosphäre im Zuge des Klimawandels zunehmen. Das könnte wärmere stratosphärische Winter zur Folge haben. Wir beobachten also grundsätzlich zwei Antriebe, die in unterschiedliche Richtungen führen könnten.
Was stimmt aber einige Wissenschaftlicher optimistisch, dass sich das Ozonloch eines Tages tatsächlich wieder schließen wird? Ich bin da etwas pessimistischer, denn ich bin überzeugt das da einige Emporkommer-Staaten noch eifrig in der Chemie-Küche unerlaubt braten ….!
Die notwendigen Schritte sind weitestgehend getan. Hauptverursacher des Ozonlochs sind die FCKW, die wir Menschen seit den 1930er Jahren freigesetzt haben. Mit Beschluss des Montreal-Protokolls und seiner Nachfolgeregelungen wurde dem ein Ende gesetzt, weil schlichtweg keine FCKW mehr produziert werden. Hätte die Staatengemeinschaft damals nicht reagiert, hätten wir heute schon dramatische Auswirkungen – und noch stärker in den kommenden Jahrzehnten. Und zwar nicht nur über den Polen, sondern in der gesamten Stratosphäre. Klar ist aber ebenso, dass wir auch andere ozonschädigende Stoffe wie etwa das Lachgas im Auge behalten müssen und…. und….
Wie wichtig sind hierbei Kontrollen? Könnte man zum Beispiel illegale FCKW-Produktionen überhaupt aufspüren?
Es gibt ein ganzes Netzwerk an Bodenstationen, die ein FCKW-Monitoring betreiben. Man kann tatsächlich feststellen, ob und wo das Montreal-Protokoll verletzt wird. Einige Stationen hatten zum Beispiel erhöhte Werte gemessen, die sich einer illegalen FCKW-Produktion in einigen Regionen in China zuordnen ließen. Aber soweit ich weiß, gibt es aktuell keine Vorfälle mehr. In dieser Umweltfrage ist die Staatengemeinschaft ganz offenbar noch offen !?
Den Erfindern des FCKWs ist kein Vorwurf zu machen, heißt es von so mancher Seite. Ich sehe das anders, wie schon immer bekannt…..Der FCKW-Fall zeigt eindeutig das Menschen hauptsächlich an kommerziellen Erfolg denken, das das Ende die Wahrscheinlichkeit zu überleben gegen Null geht ist halt nicht denkbar oder für das Gros der Menschheit relevant. Sie sagen einfach woher sollten wir damals wissen, welche Auswirkungen dieses Molekül auf die Ozonschicht hat? Heute wissen wir es und haben Ersatzstoffe entwickelt, die zwar die Ozonschicht verschonen, aber es kann nicht anders sein das diese „Ersatzstoffe“ wieder zu neuen Problemen führen : Denn sie sind noch stärkere Treibhausgase als Kohlendioxid und Methan. Das alte Risiko, so ist es rein „menschlich“ gesehen, ist nur durch ein neues ersetzt worden. Trotz der Schwierigkeiten, ungefährliche Ersatzstoffe für das FCKW zu finden, können wir konstatieren, dass die Menschheit damals eigentlich ziemlich schnell auf die globale Gefahr reagiert hat. Das kam mit dem Montreal-Abkommen von 1987. Die wissenschaftlichen Fakten waren klar: Die Fluorchlorkohlenwasserstoffe zerstören unsere Ozonschicht. Zwei Jahre später stand das Abkommen. Es wurde tatsächlich entschieden, FCKW abzuschaffen.
Laut NASA-Wissenschaftler Pawan Bhartia hat sich das Ozonloch über der Antarktis–jeweils im September aufgenommen–stabilisiert und verbessert sich langsam. Es gilt jetzt sicherzustellen, dass es wie erwartet heilt. Die Menge an Ozon abbauenden Stoffen (ODS) in der Atmosphäre hat in den letzten Jahren aufgehört zu steigen und nimmt tatsächlich ab. FCKW und andere Ozon zerstörende Substanzen können sich noch jahrzehntelang in der Luft halten. Im Jahr 1979, als wir Wissenschaftler gerade zu verstehen begannen, wodurch das Ozon zerstört wird, erreichte die Ausdehnung des Ozonlochs über der Antarktis 1,1 Millionen Quadratkilometer, bei einer Ozonkonzentration von 194 Dobson-Einheiten. Im Jahr 1987, als das Montrealer Protokoll unterzeichnet wurde, dehnte sich das Ozonloch über ein Fläche von 22,4 Millionen Quadratkilometern aus. Die Ozonkonzentration sank dadurch auf 109 Dobson-Einheiten. Bis zum Jahr 2006, dem schlechtesten Jahr, betrug die Ausdehnung 29,6 Millionen. Im Jahr 2011, dem letzten Jahr mit einem kompletten Datensatz, hatte das Ozonloch eine Ausdehnung von 26 Millionen Quadratkilometern, die Konzentration lag bei 95 Dobson-Einheiten. Selbst nach der kompletten Einstellung aller FCKW-Emissionen verbleibt das Gas zwischen 44 bis 180 Jahren in unserer Atmosphäre. Die Menschheit hat gezeigt, dass sie auf Herausforderungen schnell reagieren kann. Das sollte uns eigentlich Hoffnung machen für all die anderen schwerwiegenden Probleme, die unserer Erfindungskraft und dem stetig wachsenden globalen Einfluss der Spezies Mensch geschuldet sind, denn wir sind der Homo faber, der schaffende Mensch. Dieser Zusammenhang zwischen der Photosynthese aus grauer Vorzeit und den Fluorchlorkohlenwasserstoffen, die dann viel, viel später die Ozonschicht zerstörten, zeigt uns, welche Hebel der Menschheit zur Verfügung stehen. Wir sind in der Lage, Technologien zu entwickeln, die Stoffe freisetzen, die evolutionäre Prozessketten der Erde nachhaltig stören können.
Die Frage bleibt also bestehen :
Was kommt in den nächsten 400 Jahren also noch auf uns zu ???
Liebe Leser, ich grüße Euch anständig und fahre mit viel Pessimismus weiter fort…