Wie Vulkane Dünger liefern

Paris (Frankreich) - Starke Vulkanausbrüche werden häufig von heftigen Gewittern begleitet. Diese Eruptionsgewitter könnten in der Erdgeschichte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Lebens gespielt haben. Dafür fand nun eine internationale Gruppe von Geowissenschaftlerinnen und Geowissenschaftlern starke Indizien. So soll die Energie der zahlreichen Blitze die Umwandlung von Stickstoffgas in der Atmosphäre zu biologisch verwertbaren Stickstoffverbindungen wie beispielsweise Nitrate ermöglicht haben. Ihre Ergebnisse präsentieren die Forschenden in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

Die Gruppe um Adeline Aroskay von der Sorbonne Université in Paris sammelte für ihre Studie Gesteinsproben in mehreren Vulkanregionen. Diese Gesteine entstanden bei starken Vulkanausbrüchen in Peru und in der Türkei im Zeitalter des Neogen vor ein bis zwanzig Millionen Jahren oder vor 55.000 bis 75.000 Jahren in Italien in der Region um Neapel. Alle Proben untersuchten die Forschenden auf typische vulkanische Bestandteile wie Schwefel, Chlor und auch Nitrate. Die Nitrate hatten sich während der Gewitter mit geschätzt hunderttausenden Blitzen binnen weniger Stunden über die Spaltung von Stickstoffmolekülen und die folgende Verbindung mit Sauerstoff aus der Atmosphäre – einer Oxidation – gebildet.

Tatsächlich zeigten die Proben hohe Anteile an Nitraten. Aus diesen Daten konnte das Team um Adeline Aroskay die Menge der pro Vulkanausbruch gebildeten Nitrate auf durchschnittlich 60 Millionen Tonnen abschätzen. Diese gewaltigen Mengen legen nahe, dass Eruptionsgewitter zumindest in vulkanisch aktiven Regionen genügend biologische nutzbare Nitrate für den Stickstoffkreislauf von lebenden Organismen – Planzen wie Tiere – gebildet haben könnten.

Andere Pfade zur Bildung von Nitraten aus dem Stickstoffgas in der Atmosphäre bleiben trotz dieser Studie auch weiterhin wahrscheinlich. Dazu zählen photochemische Reaktionen mit Sonnenlicht, Blitzentladungen bei normalen Gewittern oder auch Schockwellen nach dem Aufprall von Meteoriten. Doch die Stickstofffixierung in Eruptionsgewittern könnte zusätzlich die Bildung großer Nitratvorkommen beispielsweise in Chile entlang der vulkanische aktiven Anden erklären helfen.