Flip-Flopping Atmosphäre bedeckt frühe Erde

Die frühe Erde "wippte" zwischen klarem Himmel und Dunst, findet eine neue Studie.

Die am 18. März in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlichte Studie fand heraus, dass vor 2,5 Milliarden Jahren die Erdatmosphäre periodisch von einem kohlenwasserstofffreien und somit dunstfreien Zustand zu einem Zustand überging, in dem der Himmel mit einem organischen Kohlenwasserstoff gefüllt war -reichen Nebel von Mikroben geschaffen. Diese dunstige Atmosphäre ist ähnlich wie heute auf einem der Saturnmonde.

"Wenn Sie ein Beispiel dafür sehen wollen, wie die alte Erde wohl gewesen sein könnte, können Sie sich Titan anschauen", sagte Studienforscherin Aubrey Zerkle, Biogeochemikerin an der Universität Newcastle im Vereinigten Königreich. Titan hat eine dichte, orangefarbene Atmosphäre, die reich an Kohlenwasserstoffmethan ist.

Simulationen der frühen Erde deuteten darauf hin, dass der Planet durch eine Schicht organischen Dunsts aufgewärmt war, aber niemand hatte jemals einen soliden Beweis für diesen Dunst in der Gesteinsaufzeichnung gefunden. Zerkle und ihre Kollegen führten eine geochemische Analyse mariner Sedimente aus dieser Zeit durch und fanden den ersten physikalischen Beweis für eine solche Atmosphäre: Methan in verschiedenen Sedimentschichten, das Resultat von Methan-fressenden Mikroben, die den Kohlenwasserstoff aus der Atmosphäre aufnehmen.

Aber unerwartet war dieser Schleier nicht ein konstantes Merkmal. Die Atmosphäre der frühen Erde "flog-floppte" zwischen verschwommen und klar. Die Veränderung wurde durch den Stoffwechsel von Methan produzierenden Mikroben im Ozean angetrieben, sagte Zerkle gegenüber LiveScience. [Extremes Leben auf der Erde: 8 Bizarre Kreaturen]

"Etwas verursacht, dass diese Organismen einen Moment verrückt werden und den nächsten verlangsamen", sagte Zerkle. Die Forscher sind sich nicht sicher, was die Veränderung des mikrobiellen Stoffwechsels ausgelöst hat, aber es könnte sich dabei um Nährstoffeinträge in die Meeresumwelt gehandelt haben.

Zerkle und ihre Kollegen analysierten Sedimente, die zwischen 2,65 Milliarden und 2,5 Milliarden Jahren in der Nähe des heutigen Südafrika abgelagert wurden. Die flip-flopping-Atmosphäre der frühen Erde stabilisierte sich zu etwas, das mehr dem entspricht, was wir heute etwa 100 Millionen Jahre nach der Sedimentablagerung haben, als photosynthetisierende Cyanobakterien damit begannen, Sauerstoff in die Atmosphäre zu pumpen.

"Was an dieser Studie am meisten überrascht, ist, dass unsere Daten darauf hindeuten, dass die atmosphärischen Ereignisse diskret waren und von einem stabilen Zustand in einen anderen übergingen", sagte der Forscher James Farquhar von der University of Maryland in einer Erklärung. "Diese Art von Reaktion unterscheidet sich nicht so sehr von der Art, wie Wissenschaftler heute glauben, dass Klima funktioniert, und erinnert uns daran, wie heikel das Gleichgewicht zwischen Staaten sein kann."

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