Warum die Erdatmosphäre viel Sauerstoff enthält: Bayreuther Forscher simulieren Prozesse in frühen Magmaozeanen

Lange Zeit war es rätselhaft, weshalb die Erdatmosphäre seit rund zwei Milliarden Jahren viel mehr Sauerstoff enthält als die Atmosphäre anderer bekannter Planeten. Forscher am Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth haben jetzt durch Hochdruck-Experimente eine bislang unbewiesene Vermutung erhärtet: Hohe Drücke in Magmaozeanen lösten in der frühen Erdgeschichte Prozesse aus, die bewirkten, dass der obere Erdmantel in einen stark oxidierten Zustand geriet. Dies führte in der Folgezeit dazu, dass sauerstoffhaltige Verbindungen wie Kohlendioxid und Wasser aus dem Erdmantel in die Atmosphäre entwichen. In „Science“ stellen die Wissenschaftler ihre Forschungsergebnisse vor.

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Geochemiker messen neue Zusammensetzung des Erdmantels

Wie ist das Innere der Erde chemisch aufgebaut? Um das herauszufinden, haben sich Geochemiker der Universitäten Münster und Amsterdam die vulkanischen Schmelzen, die die portugiesische Inselgruppe der Azoren aufbauen, genauer angesehen. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass über die Erdgeschichte hinweg ein größerer Teil des Erdmantels aufgeschmolzen ist und die Erdkruste gebildet hat als zuvor angenommen. Daraus folgern die Forscher, dass auch die Dynamik zwischen Erdoberfläche und Erdmantel größer sein könnte als gedacht. Die Studie ist in „Nature Geoscience“ erschienen.

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Ein bislang unbekanntes Mineral in Meteoriten entdeckt

Ein Team von Forschern des California Institute of Technology, der University of California und des Maine Mineral & Gem Museum hat in einem Meteoriten ein Mineral gefunden, das sich auf der Erde nicht natürlich bildet. In ihrem in der Zeitschrift American Mineralogist veröffentlichten Beitrag beschreibt die Gruppe ihre Studie über das Mineral und schlägt vor, wie es entstanden sein könnte.

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Mathematische Modelle werfen ein neues Licht darauf, wie sich Kontinente gebildet haben könnten

Das Leben ist einzigartig auf unserem Planeten. Oder etwa nicht? Im Mittelpunkt dieser Frage steht die Entstehung der Plattentektonik, die Sauerstoff und Wasser aus dem Erdinneren in die Atmosphäre transportierte und Berge und tiefe Ozeane bildete, in denen das Leben gedeihen konnte. Die geologische Aufzeichnung deutet darauf hin, dass dies vor drei bis zweieinhalb Milliarden Jahren geschah, aber die Aufzeichnung bleibt zu spärlich, um zu erklären, wie und warum dies geschah, so Dr. Fabio Capitanio, ein Forscher der Monash School of Earth, Atmosphere and Environment, dessen Arbeit gerade in der Geology und in der Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht wurde.

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Kontrollieren Tiere den Sauerstoffgehalt der Erde?

Vor ungefähr 540 Millionen Jahren gab es einen riesigen Boom in der Artenvielfalt auf der Erde. Die ersten größeren Tiere entwickelten sich in der heutigen sogenannten kambrischen Explosion. In der folgenden Zeit entwickelten sich die Tiere und wurden größer. Parallel zur Entwicklung der Tiere sank der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre, was die Strahlung vorübergehend drosselte. Die anschließende Sauerstoffzufuhr und das Wachstum von Algen haben jedoch der Nahrungskette Energie zugeführt und die Explosion des Lebens in Gang gesetzt. In einer neuen wissenschaftlichen Studie haben Forscher des GLOBE Institute an der Fakultät für Gesundheits- und Medizinwissenschaften der Universität Kopenhagen nun festgestellt, dass die Tiere selbst wahrscheinlich zu einer Anpassung des Sauerstoffgehalts beigetragen und damit indirekt ihre eigene Entwicklung gesteuert haben.

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Erster direkter Beweis: Mantelplume war Ursprung von jurassischen Flutbasalten in Südafrika

Der Ursprung gigantischer Magmaausbrüche, die zu globalen Klimakrisen und Artensterben führten, ist nach wie vor umstritten. Zwei konkurrierende Paradigmen erklären diese Kataklysmen entweder durch die Spaltung tektonischer Platten an der Erdoberfläche oder durch die Auswirkungen heißer Strömungen – genannt Mantelplumes – aus dem planetarischen Inneren. Eine Gruppe von Geochemikern aus Finnland (University of Helsinki) und Mosambik vermutet, dass sie den entscheidenden Beweis in der Magma-Provinz Karoo gefunden haben. Ihr neuer Artikel berichtet über die Entdeckung von primitiven Pikrit-Laven, die die erste direkte Probe eines heißen Mantelplumes unter dem südlichen Afrika liefern könnten, die während der Jurazeit entstanden.

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Der erste Tag des großen Sterbens

Als der Asteroid, der die Dinosaurier auslöschte, auf den Planeten einschlug, setzte der Einschlag Wälder in Brand, löste Tsunamis aus und stieß so viel Schwefel in die Atmosphäre, dass er die Wärme der Sonne in der Atmosphäre blockierte. Dies führte zu einer massiven globalen Abkühlung, die letztlich zum Verhängnis und zum Aussterben der Dinosaurier und einem Großteil des damaligen Lebens führte. Nun konnten Forscher der University of Texas at Austin die ersten 24 Stunden des großen Sterbens rekonstruieren.

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Das Zeitalter der Navajo-Sandsteinformation

Der echte Jurassic Park war eine uralte Landschaft, die von einer riesigen Wüste geprägt und größtenteils mit Sanddünen bedeckt war. Hier streiften Dinosaurier und kleine Säugetiere durch den Süden Utahs, so weit das Auge reichte. Der Navajo Sandstein ist bekannt für seine schönen roten und braunen schräggeschichteten Gesteinsschichten, die viele der Nationalparks und Denkmäler im Südwesten der USA ausmachen – zum Beispiel Arches, Canyonlands, Capitol Reef und Zion Nationalparks. Aber wie entstand diese Gegend? Das haben nun Forscher der Geological Society of America näher untersucht und können anhand der Forschungsergebnisse auch wichtige Informationen für die Gegenwart gewinnen.

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