4. Quartal 2020 | Planetarium Freiburg

Vom Schauinsland zu den Sternen - Die faszinierende Geschichte des Sauerstoffs

Früher lebten ganze Regionen vom Bergbau, so auch im Schwarzwald und hier insbesondere die Stadt Freiburg. Für diese spielte der Silber- und Bleibergbau am Schauinsland eine besondere Rolle. Grundvoraussetzung für die Gewinnung der Metalle war der Abbau der Erze. Die Erze wurden in einem aufwändigen Prozess über Holzkohlefeuern geröstet und über viele Zwischenstufen kam man an das Metall heran. Für die Metallurgie ist der Luftsauerstoff und die mit ihm einhergehenden chemischen Reaktionen bei Verbrennungsvorgängen von großer Bedeutung. In der Antike und im Mittelalter konnte man die Metalle aus den Erzen zwar gewinnen, aber von den dahinterstehenden Reaktionen hatte man – außer einigen mystischen Vorstellungen - keine Ahnung.

Sauerstoff wurde im Jahre 1771 entdeckt, richtig interpretiert als Verursacher von Verbrennungsvorgängen wurde er erst im Jahr 1779 durch Lavoisier – er nannte den Stoff „Oxygenium“. Lavoisier interpretierte die Verbrennung richtig als einen Prozess, in dem ein Stoff mit Sauerstoff reagiert.  Heute wissen wir, dass Sauerstoff ein ungeheuer vielseitiges Element ist, das – gebunden in Gesteinen – ein Hauptbestandteil der Erde ist. Als irdische Besonderheit kommt er auch gasförmig vor und bildet heute etwa 21 Vol-% der Luft. Dies ist in erster Linie der organischen Freisetzung von Sauerstoff durch die oxygene Photosynthese zu verdanken. In den irdischen Gesteinen ist die Geschichte des atmosphärischen Sauerstoffs dokumentiert. Anhand von charakteristischen Mineralen und Gesteinen, die sich unter jeweils bestimmten Sauerstoffkonzentrationen an Land oder in den Ozeanen bilden bzw. erhalten konnten, ist nachvollziehbar, wie sich der Sauerstoffgehalt der Lufthülle und damit einhergehend auch das Leben entwickelte.

Sauerstoff entsteht in Sternen durch Kernfusionsvorgänge. Als „Sternenasche“ wird er durch gigantische Sternexplosionen ins Weltall freigesetzt. Dort steht er dann für nachfolgende Stern- und Planetengenerationen zur Verfügung. So auch bei der Entstehung der Erde. Sauerstoff kommt in verschiedenen Sorten – den sogenannten „Isotopen“ vor. Hierdurch kann er für die Rekonstruktion der frühesten Erdgeschichte verwendet werden. Anhand der großen Ähnlichkeit der Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung von Erde und Mond liegt es nahe anzunehmen, dass beide durch eine gemeinsame Entstehung verbunden sind. Diese Ähnlichkeit ist eines der Hauptargumente zur Herleitung der sog. „Impakt-Hypothese“, nach der der Erdmond durch den Einschlag eines etwa marsgroßen Protoplaneten auf die Urerde entstanden ist.

Aber auch die jüngere Klimageschichte der Erde lässt sich in Eisbohrkernen anhand der Sauerstoffisotope in Lufteinschlüssen nachvollziehen.

Somit schließt sich ein Kreis von der naiven Nutzung des Sauerstoffs im regionalen Bergbau zur reflektierten Betrachtung bei der Erforschung des Alls und dem Verständnis von Umweltvorgängen auf der Erde.  Dies ist ja eines der Ziele der „Bildung für nachhaltige Entwicklung“, für die sich das Planetarium Freiburg einsetzt. 

(Foto: Bernd Schumacher)