DIE SCIENCE TIMES – Unser Planet war nicht immer ein geeigneter Ort für das Leben, und obwohl sich unsere Atmosphäre im Laufe der Äonen verändert hat, um die Luft zu liefern, die wir atmen, war der Prozess, den er durchlaufen hat, laut einer neuen Studie intensiv.
WIE KONNTE DIE ERDE ATMUNGSAKTIVEN SAUERSTOFF PRODUZIEREN?
Die neue Studie, die in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, erklärt, wie Vulkanausbrüche, die durch die Verschiebung tektonischer Platten verursacht wurden, zu den dramatischen Veränderungen in der Atmosphäre des Planeten beigetragen haben könnten. Der Anstieg der Sauerstoffproduktion wird darauf zurückgeführt, wie sich die Kruste und der Mantel bewegen und wie ihre Bewegungen chemische Reaktionen auslösen.
Forscher der Rice University haben ein neues Modell entwickelt, das möglicherweise das Große Oxidationsereignis und das Lomagundi-Ereignis erklären kann. Beide sind zwei langjährige geologische Geheimnisse, die aufgetreten sind 2.vor 4 Milliarden bzw. 100 Millionen Jahren.
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WAS IST DAS GROßE OXIDATIONSEREIGNIS?
Um zu verstehen, wie das Leben entstand, ist es wichtig, die atmosphärische Geschichte des Planeten zu beachten, die es dem Leben ermöglichte, erfolgreich zu sein. Eines der wichtigsten Ereignisse in der atmosphärischen Geschichte ist das Große Oxidationsereignis, bei dem die flachen Ozeane der Erde einen dramatischen Anstieg des Sauerstoffs erlebten. Millionen von Jahren später erlebte der Planet einen Sauerstoffabfall in der Atmosphäre, und dies wurde das Lomagundi-Ereignis genannt, das prominenteste Kohlenstoffisotopenereignis in der atmosphärischen Geschichte des Planeten. Die Ursachen der genannten Oxidationsereignisse waren bis vor kurzem unklar.
Die Forscher möchten sich bei der Erklärung dieser Ereignisse auf Kohlenstoffisotope konzentrieren. Da Kohlenstoff drei natürlich vorkommende Isotope aufweist (Varianten können anhand der Anzahl der Neutronen bestimmt werden), wird das Verhältnis von Kohlenstoff-12- und Kohlenstoff-13-Isotopen zu einem nützlichen Instrument zur Untersuchung natürlicher Systeme, insbesondere in der Atmosphäre. Dies liegt daran, dass Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-13 aus verschiedenen Quellen stammen. Der Geowissenschaftler James Eguchi von der University of California Riverside erklärt: „Was dies einzigartig macht, ist, dass es nicht nur versucht, den Anstieg von Sauerstoff zu erklären. Es wird auch versucht, eine eng damit verbundene Oberflächengeochemie zu erklären, eine Veränderung der Zusammensetzung von Kohlenstoffisotopen, die kurz nach dem Oxidationsereignis in der Carbonatgesteinsaufzeichnung beobachtet werden.“
Eguchi erklärte auch, dass das Team versucht zu erklären, wie die Ereignisse aufgetreten sind, indem es einen einzigen Mechanismus verwendet, der das Innere der Erde, die Tektonik und die verstärkte Entgasung von Kohlendioxid aus Vulkanen umfasst. Vor dieser Studie ist die am meisten akzeptierte Erklärung, dass die Photosynthese hinter dem großen Oxidationsereignis durch Cyanobakterien steckt, die Sauerstoff als Abfallprodukt ausscheiden. Eguchi und sein Team erkennen die Gültigkeit dieser Erklärung und wie sie eine große Rolle spielte, aber in der Kruste und im Mantel des Planeten findet etwas Größeres statt.
WIE DAS ERDINNERE EINE WICHTIGE ROLLE BEI DER OXIDATION DES PLANETEN SPIELTE
Die Wissenschaftler hinter der Studie verwendeten Detailmodellierung und entdeckten, dass eine Zunahme der tektonischen Aktivität vor dem Großen Oxidationsereignis neue Vulkane erzeugte, die große Mengen Kohlendioxid in die Luft pumpten, was zur Erwärmung des Klimas, zu vermehrten Niederschlägen und zu mehr Mineralien führte, die in den Ozean gespült wurden. Diese Phänomene führten zum Boom von Cyanobakterien und Carbonaten. Die Zunahme der Photosynthese wird auf den Anstieg der Cyanobakterienpopulation zurückgeführt, und der in der Atmosphäre vorhandene Kohlenstoff wurde unterirdisch vergraben. Eguchi sagte, dass es eine Art großer zyklischer Prozess ist. Er erklärte auch, dass kohlenstoffreich an anorganisch abgeleiteten Kohlenstoff-13-Isotopen zuerst durch vulkanische Aktivitäten wieder aufgetaucht wäre, während kohlenstoff-12-reicher Kohlenstoff später über andere vulkanische Hotspots aufgetaucht wäre. „Wir schlagen vor, dass Kohlendioxidemissionen für diese Verbreitung von Leben sehr wichtig waren“, sagt er. „Es wird wirklich versucht zu verstehen, wie diese tieferen Prozesse das Oberflächenleben auf unserem Planeten in der Vergangenheit beeinflusst haben.“