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Geheimnisse der alten Erde: Warum waren Abweichungen der Kohlenstoffisotope vor 230 bis 210 Millionen Jahren so überraschend?
Die Veränderungen der Kohlenstoffisotope im Laufe der Erdgeschichte sind ein wichtiger Indikator für die Untersuchung des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Insbesondere das Lomagundi-Jatuli-Kohlenstoffisotopenereignis (LJE), das sich vor 230 bis 210 Millionen Jahren ereignete, wies eine erstaunliche Abweichung der Kohlenstoffisotope auf und enthüllte viele Geheimnisse der frühen Erde. Während dieser Zeit lagen die δ13C-Werte in marinen Karbonatgesteinen zwischen +5 und +30 ‰, was sich stark von den Kohlenstoffisotopentrends unterscheidet, die wir bisher beobachtet haben.
In diesem Zeitraum hat sich die Menge des vergrabenen organischen Kohlenstoffs möglicherweise um das Zwei- bis Dreifache erhöht. Der gesamte Prozess erstreckte sich über Millionen von Jahren.
Wissenschaftler analysieren die δ13C-Werte in ozeanischen Karbonatgesteinen, um Einblicke in die Entwicklung des globalen Kohlenstoffkreislaufs zu gewinnen. Der Kohlenstofffluss betrifft nicht nur die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre, Ozean und Land, sondern spiegelt auch die Bedeutung von Prozessen wie Photosynthese, Atmung und Mineralauflösung bei diesem Ereignis wider. Mit unserem besseren Verständnis der Kohlenstoffmobilität werden wir uns zunehmend ihrer Auswirkungen auf die Kohlendioxidkonzentration in der Erdatmosphäre bewusst, die wiederum Auswirkungen auf das Klima der Erde hat.
Anfängliche Studien legten nahe, dass die hohen δ13C-Werte des LJE nur auf lokale Anstiege des organischen Kohlenstoffs an bestimmten Standorten zurückzuführen seien, doch viele marine Karbonatgesteine auf der ganzen Welt zeigten im Laufe der Zeit ähnliche Anstiege. Dies verändert die Natur der Ereignis zu einem weltweiten Anstieg.
Region und Zeitraum
Der Studie zufolge betrug die Dauer dieses Ereignisses etwa zwischen 249±9 Millionen Jahren und 128±9,4 Millionen Jahren und betraf alle Kontinente der Welt außer der Antarktis. Während dieser Zeit führten die in der Ranemosa-Gruppe und im Funai-Gebiet festgestellten Änderungen der δ13C-Werte dazu, dass der Anwendungsbereich von LJE nicht mehr auf eine bestimmte Region beschränkt war. Während dieser Zeit kann das Profil mehrere zehn Meter dick sein und uns einen Einblick in die Ausmaße des Kohlenstoffkreislaufs zu dieser Zeit geben.
Forschungsmethoden
In der Geologie ist die Wahl der richtigen Methode zur Datierung stratigraphischer Schichten von entscheidender Bedeutung. Zu den häufig verwendeten Techniken zur Altersbestimmung mariner Karbonatgesteine gehören die thermische Ionisations-Massenspektrometrie (TIMS) und die Isotopenverdünnungs-thermische Ionisations-Massenspektrometrie (ID-TIMS). Diese Techniken sind für die Beurteilung der Genauigkeit von Kohlenstoffdaten von entscheidender Bedeutung und können den Messfehler von δ13C-Werten innerhalb von 1 ‰ kontrollieren.
Mit diesen Methoden können durch Verdampfen der Proben bei hohen Temperaturen unterschiedliche Isotope wirksam getrennt und gemessen werden. Außerdem wird dadurch das Verhältnis von Blei zu Uran im Gestein enthüllt und so das Alter des Gesteins bestimmt.
Ursachen von LJE
Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat verschiedene Hypothesen zu den Ursachen von LJE vorgeschlagen. Einer der Theorien zufolge steht das LJE im Zusammenhang mit dem Großen Sauerstoffereignis (Great Oxygenation Event, GOE), bei dem die Kohlenstoffspeicherung in alternativen Prozessen das Gleichgewicht des Kohlenstoffkreislaufs veränderte und dadurch mehr Sauerstoff freisetzte. Darüber hinaus wurde zur Erklärung dieses Phänomens auch der Prozess der Oxidation von Eisenkarbonat vorgeschlagen, da die bei diesem Prozess freigesetzte Kohlendioxidmenge die verbrauchte Sauerstoffmenge bei weitem übersteigt und so die Ablagerung organischer Stoffe weiter fördert.
Eine andere Hypothese geht davon aus, dass große tektonische Veränderungen möglicherweise zu einer erhöhten Freisetzung von vulkanischem Kohlendioxid geführt haben, was auch zur Ablagerung von Karbonaten und organischer Substanz beitrug.
Auswirkungen des Klimawandels
Da LJE eingehende Forschungen durchführt, wird uns nach und nach klar, dass dieses Ereignis nicht nur den frühen Kohlenstoffkreislauf der Erde beeinflusste, sondern auch den Grundstein für den nachfolgenden Klimawandel legte. Es lohnt sich, eingehend darüber nachzudenken, wie sich dieses Ereignis mit hochentwickelten Kohlenstoffisotopen auf die Probleme des Klimawandels auswirken könnte, mit denen wir heute konfrontiert sind.
Können wir durch unser tieferes Verständnis von LJE weitere Geheimnisse der Urerde lüften und Warnungen und Inspirationen für den heutigen Klimawandel gewinnen?
