Erdgeschichte: Sauerstoff offenbar früher als angenommen

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Halit
Mikroskopische Aufnahme von Halit mit kubischen Intrusionen (Foto: Cathleen Benison)

Urzeitliche Luft, vor 813 Millionen Jahren in Steinsalz eingeschlossen. Forscher haben diese Proben analysiert und sind zu einem überraschenden Ergebnis gekommen, das sowohl die Geschichte der Atmosphäre als auch des Lebens auf der Erde verändert.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre  zu ermitteln ist eine wichtige, aber nach wie vor abschreckende Aufgabe für Geologen. Der Großteil der Methoden beruht auf indirekten Berechnungen und Schlüssen, die beispielsweise aus Sedimenten oder oxidierten Gesteinen gezogen werden können. Gerade aber die Sedimentgesteine sind schwierig zu datieren, da sie Reste verschiedener Gesteine aus verschiedenen Epochen enthalten.

Bisher nahm man an, dass sich Sauerstoff erst vor circa 550 Millionen Jahren in der Atmosphäre anreicherte. Dieser als „Oxygenisierung“ betitelte Prozess sollte also an der Grenze zwischen dem Präkambrium und Paläozoikum stattgefunden haben.

Die Geologin Kathleen Benison von der West Virginia University ist Teil eines Forschungsteams, das nun neue, direkte Methoden zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts einsetzt. Hierzu untersuchte sie mikroskopische Einschlüsse von Flüssigkeiten und Gasen im Kristallgitter des Steinsalzes (NaCl), dessen Alter verhältnismäßig einfach zu bestimmen ist. Die eingeschlossenen Proben bieten somit einen Einblick in die Bestandteile urzeitlicher Luft – und damit auch den Anteil des lebenswichtigen Sauerstoffs.

Das Team setzte ein Vierpol-Massenspektrometer zur Analyse der Lufttaschen ein. Durch das langsame und sorgfältige Aufbrechen des Salzkristalls strömte Wasser und Gas in die Vorrichtung, welche die Substanzen dann auf Sauerstoff und verschiedene andere Bestandteile hin untersuchte. So fand man heraus, dass der Sauerstoffanteil in der Atmosphäre vor 813 Millionen Jahren bereits bei exakt 10,9% lag – weit mehr, als man zur diesem Zeitpunkt der Erdgeschichte erwartet hatte. Dieser Fund demonstriere, dass die Oxygenisierung auf der Erde um knapp 300 Millionen Jahre früher begann, als man durch indirekte Bestimmung habe herausfinden können.

Basierend auf den neuen Erkenntnissen müsse man auch die Geschichte des Lebens umschreiben: „Die Vielfalt des Lebens entstand genau in dieser Zeitperiode“, sagte Benison. „Früher dachte man, dass spezielle Bedingungen vonnöten seien, dass Leben überhaupt entstehen könne, einschließlich eines bestimmten Sauerstoffanteils. Die neuen Ergebnisse aber zeigen, dass für die Entwicklung von Lebewesen gar nicht einmal so viel Sauerstoff nötig ist.“

Man könne aus dem Projekt auch Schlüsse für die Gegenwart ziehen, so Benison. Einige Geschehnisse aus der Erdgeschichte ließen sich heute auf die moderne Erde sowie den Mars übertragen, sodass Prognosen für die Zukunft möglich seien.

 

  

Quelle: West Virgina University (24.08.2016)


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Christoph Faist

Studiert seit 2015 am gemeinsamen Geozentrum von LMU und TU in München.

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