Herausgeforderte Klimamodelle: Alte Felsen zeigen, dass die Erde vor 2 Milliarden Jahren einen hohen Sauerstoffgehalt hatte

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Schungit

Dieser zwei Milliarden Jahre alte Schungit weist auf milde, sauerstoffreiche Bedingungen auf der frühen Erde hin. Foto mit freundlicher Genehmigung von K. Paiste. Bildnachweis: K. Paiste

Die Forschung am russischen Bohrkern stellt langjährige Modelle der Sauerstoffversorgung auf der Erde in Frage.

Laut neuen Forschungen von Wissenschaftlern der Universität von Alberta und der Universität von Tartu in Estland war die Erde zu Beginn ihrer Geschichte möglicherweise weitaus sauerstoffreicher als bisher angenommen und bildete die Grundlage für die Entwicklung des komplexen Lebens. Die Studie liefert Hinweise auf erhöhte Sauerstoffwerte vor 2 Milliarden Jahren und steht im Widerspruch zu zuvor akzeptierten Modellen.

Das internationale Forscherteam unter der Leitung von UAlberta-Wissenschaftlern untersuchte einen russischen Bohrkern mit Schungit – einem einzigartigen kohlenstoffreichen Sedimentgestein, das vor 2 Milliarden Jahren abgelagert wurde. Das Material liefert mehrere Hinweise auf die Sauerstoffkonzentrationen auf der Erdoberfläche zu diesem Zeitpunkt, darunter auffallend hohe Molybdän-, Uran- und Rheniumwerte sowie erhöhte Uranisotopenverhältnisse.

“Es wird angenommen, dass diese Spurenmetalle in den Ozeanen und Sedimenten der Erde nur dann häufig vorkommen, wenn reichlich Sauerstoff vorhanden ist”, erklärte Kaarel Mänd, Doktorand am Institut für Erd- und Atmosphärenwissenschaften der Universität Alberta und Hauptautor der Studie. “Diese Spurenmetallkonzentrationen sind in der frühen Erdgeschichte konkurrenzlos, was auf einen erhöhten Sauerstoffgehalt zum Zeitpunkt der Ablagerung des Schungits hindeutet.”

Was verwirrend ist, erklärte Mänd, ist, dass viele weithin akzeptierte Modelle der Kohlenstoff- und Sauerstoffzyklen der Erde vorhersagen, dass Schungit in einer Zeit des raschen Abfalls des Sauerstoffgehalts abgelagert werden sollte.

„Was wir gefunden haben, widerspricht der vorherrschenden Ansicht“, sagt Mänd, der unter der Aufsicht von Professor Kurt Konhauser promoviert. “Dies wird die geowissenschaftliche Gemeinschaft dazu zwingen, zu überdenken, was die Kohlenstoff- und Sauerstoffkreisläufe auf der frühen Erde angetrieben hat.”

Die neuen Erkenntnisse liefern auch Einblicke in die Entwicklung des komplexen Lebens. Das „Mittelalter“ der Erde bildet den Hintergrund für das Auftreten von Eukaryoten. Eukaryoten sind die Vorläufer allen komplexen Lebens und erfordern einen hohen Sauerstoffgehalt in ihrer Umgebung, um gedeihen zu können. Diese Studie bestärkt die Idee, dass geeignete Bedingungen für die Entwicklung des komplexen Lebens auf der frühen Erde viel früher begannen als bisher angenommen.

Zukünftige Forschungen werden die Verzögerung zwischen dem anfänglichen Anstieg des Sauerstoffs und dem Auftreten und der Ausbreitung von Eukaryoten untersuchen. Dies bleibt ein Bereich aktiver Forschung, den Forscher der University of Alberta und der University of Tartu gut positionieren können, um zu antworten.

Referenz: „Paläoproterozoische sauerstoffhaltige Ozeane nach dem Lomagundi-Jatuli-Ereignis“ von Kaarel Mänd, Stefan V. Lalonde, Leslie J. Robbins, Marie Thoby, Kärt Paiste, Timmu Kreitsmann, Päärn Paiste, Christopher T. Reinhard, Alexandr E. Romashkin, Noah J. Planavsky, Kalle Kirsimäe, Aivo Lepland und Kurt O. Konhauser, 16. März 2020, Nature Geoscience ist eine monatliche, von Experten begutachtete wissenschaftliche Zeitschrift der Nature Publishing Group, die alle Aspekte der Geowissenschaften abdeckt, einschließlich theoretischer Forschung, Modellierung und Feldforschung. Andere verwandte Arbeiten werden auch in Bereichen veröffentlicht, die Atmosphärenwissenschaften, Geologie, Geophysik, Klimatologie, Ozeanographie, Paläontologie und Weltraumwissenschaften umfassen. Es wurde im Januar 2008 gegründet.
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DOI: 10.1038 / s41561-020-0558-5

Diese Forschung wurde von der Archimedes-Stiftung, dem estnischen Forschungsrat, dem kanadischen Forschungsrat für Naturwissenschaften und Ingenieurwesen (NSERC) und dem norwegischen Forschungsrat finanziert.

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