Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der erste Schritt zum Erdöl

15.05.2006
Eine Forschergruppe mit ETH-Beteiligung hat einen wichtigen geochemischen Prozess entdeckt. Die Wissenschaftler fanden heraus, wie organisches Material nach dem Absterben in Sedimenten stabilisiert wird. Diese Forschungsergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von Science publiziert.

Was von abgestorbenen Lebewesen übrig bleibt, hat in der Regel nicht lange Bestand. Organismen bestehen zu einem grossen Teil aus Kohlenhydraten und Proteinen, die durch Abbauprozesse leicht zerstört werden. Dennoch findet man in Millionen von Jahren alten Gesteinen organisches Material, beispielsweise in Form von Kohle oder Erdöl. Das liegt daran, dass die Lipide mit ihre Kohlenstoff-Doppelbindungen relativ schnell in gesättigte Verbindungen ohne Doppelbindungen umgewandelt werden, die der Zersetzung besser standhalten. Wie und unter welchen Umständen diese Umwandlung genau abläuft, darüber gab es bisher nur vage Vorstellungen. Einig war man sich, dass die Konservierung bevorzugt in einer sogenannt anaeroben, also sauerstofffreien Umgebung stattfindet und dass Mikroorganismen für die Umwandlung verantwortlich sind.

Einem Forscherteam der ETH Zürich und der Université Louis Pasteur in Strassburg ist es nun gelungen, diesen Mechanismus besser zu verstehen. Wie die Forscher letzte Woche in Science Express berichteten, spielt ein rein chemischer Prozess in der frühen Phase der Sedimentablagerung bei der Stabilisierung der organischen Verbindungen eine entscheidende Rolle. Die These, es wären in erster Linie Mikroorganismen, welche die ungesättigten Kohlenstoffketten in stabile Formen überführen, muss demnach revidiert werden.

Ungewöhnliches Gewässer

Die Forscher haben für ihre Studie Wasserproben und Sedimente aus dem Cadagnosee im Kanton Tessin in der Schweiz untersucht. Der Bergsee weist einige Besonderheiten auf, wie Stefano Bernasconi vom Geologischen Institut der ETH Zürich erklärt. Das rund 20 Meter tiefe Gewässer verfügt über eine äusserst stabile Schichtung: Oben ist das Wasser sauerstoffhaltig, unten hingegen herrschen anaerobe Bedingungen. Die beiden Wasserpakete sind durch eine scharfe, rund einen Meter dicke Schicht voneinander getrennt, in der hochspezialisierte, rötlich gefärbte Bakterien ihren Lebensraum finden.

Anaerob ist die untere Schicht, weil Unterwasser-Quellen sulfathaltiges Wasser in den See einbringen. Das Sulfat wird von den Bakterien im Sediment und in der unteren Wasserschicht zu Schwefelwasserstoff umgewandelt. Dadurch entstehen die Voraussetzungen, dass abgestorbenes organisches Material besser konserviert werden kann. Die rötlichen Bakterien in der Grenzschicht nützen den Schwefelwasserstoff für eine spezielle Form von Photosynthese und verhindern so, dass dieser in die obere Wasserschicht entweicht.

Ideales Modellsystem

Der Cadagnosee ist wegen dieser speziellen Situation ein ideales Modellsystem für geologisch wichtige Lebensräume. Ähnliche Verhältnisse waren in erdgeschichtlicher Zeit in vielen Meeresbecken anzutreffen. Genau dort entstanden im Laufe der Zeit Muttergesteine, in denen das abgelagerte organische Material zu Erdöl reifte. Heutzutage findet man eine vergleichbare Situation nur an vereinzelten Stellen, etwa im Schwarzen Meer und in gewissen Fjorden Norwegens.

Die Forscher haben nun festgestellt, dass die Umwandlung von gewissen organischen Verbindungen, die für Bakterien und Algen typisch sind, in Anwesenheit von Schwefelwasserstoff offenbar kurz nach dem Absterben der Lebewesen einsetzt. Teilweise gesättigte Kohlenstoffketten findet man bereits in den obersten Sedimentschichten, die erst vor kurzem abgelagert wurden. Auffallend ist auch, dass das Aufbrechen der Doppelbindungen an beliebigen Stellen entlang der Kohlenstoffketten stattfindet. "Das deutet darauf hin, dass die Umwandlung nicht durch Mikroorganismen verursacht wird", so Bernasconi. "Denn diese setzten mit ihrem Metabolismus in der Regel an bestimmten Stellen an."

Nachbildung im Labor

Ihre These konnte die Gruppe mit Laboruntersuchungen bestätigen. Die Wissenschaftler haben künstliche Lösungen mit den entsprechenden organischen Verbindungen bei 50 bis 90 Grad einige Wochen lang reagieren lassen. Die Analyse zeigte, dass im Labor genau dieselbe Umwandlung stattfindet, wie man sie in den Sedimenten des Sees beobachten kann. Die chemische Reaktion verläuft dabei in zwei Schritten, wie Bernasconi erläutert: Zuerst bindet sich eine einfache Schwefel-Wasserstoff (SH) Gruppe an die Kohlenstoffkette. In einem zweiten Schritt wird diese Gruppe dann reduziert; das Schwefelatom wird herausgelöst, so dass nur noch ein Wasserstoffatom übrig bleibt.

Bernasconi ist überzeugt, dass das Team einen wichtigen Mechanismus im globalen Kohlenstoffkreislauf entdeckt hat. "Das hilft uns, die Entstehung von Erdöl besser zu verstehen", ist er überzeugt. Von Bedeutung könnte der neu entdeckte Prozess auch bei den sogenannten "Black Smokers" sein. Dabei handelt es sich um untermeerische Quellen, bei denen heisses, schwefelhaltiges Wasser ausströmt. Man vermutet, dass in der Umgebung dieser Quellen das Leben auf der Erde entstanden sein könnte. Rund um diese "Black Smokers" könnten ähnliche chemische Reaktionen stattfinden wie in den Tiefen des unscheinbaren Cadagnosees.

Anke Poiger | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch
http://www.sciencemag.org/sciencexpress/recent.dtl

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik