Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Massenaussterben vor 540 Millionen Jahren: Der Tod kam aus der Tiefe

29.05.2008
Mit dem Übergangsmetall Molybdän in Sedimentgesteinen ist nachweisbar, warum es vor rund 540 Millionen Jahren auf der Erde zu einem grossen Massenaussterben der ersten Mehrzeller kam. Prof. Thomas Nägler und Dr. Martin Wille vom Institut für Geologie der Universität Bern publizieren ihre Erkenntnisse jetzt in "Nature".

Am Ende des Präkambriums, vor rund 600 Millionen Jahren, beherrschte eine spezielle Gruppe von mehrzelligen Weichtieren die Meere, die so genannte Ediacara-Fauna.

Ein gewaltiges, weltweites Ereignis setzte jedoch deren Vorherrschaft ein plötzliches Ende. Für das Massenaussterben diskutie-ren Forschende verschiedene Theorien, jedoch nur eine erklärt die Beobachtungen der Berner For-scher: Die gemessenen Molybdän-Isotope in den Sedimenten zeigen an, dass die Lebensräume der Ediacara-Fauna durch aus der Tiefe aufsteigenden Schwefelwasserstoff (H2S) vergiftet wurden.

Ozeane mit lebensfeindlichen Bedingungen

... mehr zu:
»Massenaussterben »Molybdän »Ozean

Die neuesten Erkenntnisse des Berner Geologen Thomas Nägler und seines internationalen Teams beruhen auf der Untersuchung von kambrischen Schwarzschiefern aus China und aus dem Oman. Schwarzschiefer enthalten nebst Ton viel Kohlenstoff aus abgestorbenem organischem Material, sie entstehen aus Faulschlamm. In solchen Ozeanregionen herrschen lebensfeindliche Bedingungen: Es hat kaum Sauerstoff und das Wasser kann grosse Mengen an Schwefelwasserstoff (H2S) enthalten.

Unter dem Einfluss von Schwefelwasserstoff baut der Schiefer bevorzugt schwere Molybdän-Isotope ein; Isotope sind Atome eines Elements mit gleicher Anzahl an Protonen, aber unterschiedlich vielen Neutronen und somit unterschiedlichem Gewicht. Das gemessene Isotopenverhältnis des Molybdäns in den Schwarzschiefern zeigt nun, ähnlich einer Waage, die Ausbreitung von H2S-reichen Gebieten im Vergleich zu sauerstoffreichen Gebieten in den alten Ozeanen auf.

Zwei Ozeanbecken - ein Phänomen

Thomas Nägler und sein Team massen die Molybdän-Isotope in den einzelnen Schiefer-Schichten von unten nach oben, also von den älteren Schichten zu den jüngeren. Dabei entdeckten die Berner in beiden Meeren an der Präkambrium-Kambrium-Grenze eine plötzliche Zunahme an schweren Molyb-dän-Isotopen. In den jüngeren Schichten wäre zu erwarten gewesen, dass nach dem plötzlichen An-stieg der Gehalt an schweren Molybdän-Isotopen langsam auf normale Werte abnehmen würde. Wi-der Erwarten folgte aber auf die Zunahme eine extreme Abnahme, die schliesslich sogar tiefere Werte lieferte als in der ursprünglichen Zusammensetzung: Die Waage der Isotopenverhältnisse war aus dem Gleichgewicht gebracht worden, schwankte und pendelte erst mit der Zeit wieder bei den Aus-gangswerten ein.

Des Rätsels Lösung ist die Wasserdurchmischung

Um eine Antwort für das aussergewöhnliche Phänomen zu finden, suchte Dr. Martin Wille mittels Computer-Modellierungen nach einer Erklärung. Sein Fazit über die Vorgänge vor 540 Millionen Jah-ren: Ein plötzliches Ereignis muss erstens die Molybdänkonzentration im Ozeanwasser stark ernied-rigt haben. Das heisst, das im Ozeanwasser gelöste Molybdän muss sehr schnell ausgefällt und in die Schwarzschiefer eingelagert worden sein. Zweitens muss es eine kurze Phase gegeben haben, in der bevorzugt schwere Molybdän-Isotope ausgefällt wurden, und drittens eine längere Phase mit der Aus-fällung leichterer Zusammensetzungen.

Als Auslöser für diese plötzliche Änderung der Molybdän-Isotopenverhältnisse an der Präkambrium-Kambrium-Grenze kommt einzig Schwefelwasserstoff (H2S) in Frage. Am Ende des Präkambriums waren die Ozeane ähnlich geschichtet wie ein überdüngter See. Das Wasser war kaum durchmischt. Während an der Wasseroberfläche oxische Bedingungen mit Sauerstoff und Molybdänoxid herrsch-ten, lagerten in der Tiefe enorme Mengen an H2S. Eine Durchmischung des Ozeans führte zu einem plötzlichen Aufsteigen des hochgiftigen Wassers, welches schliesslich in kleinere randliche Meeres-becken schwappte und die dort lebende Ediacara-Fauna tötete.

Ursache: Klimaschwankung oder Plattentektonik

In der Folge führte der Schwefelwasserstoff (H2S) zum schlagartigen Ausfallen des gelösten Molyb-däns. Da aber H2S im Kontakt mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre sehr schnell oxidiert wird, wird der ursprüngliche Zustand in den Oberflächengewässern rasch wieder hergestellt. So pendelten sich die Isotopenwerte erneut ein - und die Randmeere wurden wieder lebensfreundlich. Das Aussterben der Ediacara-Fauna hinterliess unzählige Lebensräume, die umgehend mit neu entwickeltem Leben wieder besetzt wurden - die so genannte "kambrische Explosion".

Die Frage, warum die Ozeanströmungen sich so stark änderten, dass es zur Durchmischung kam, können die Geologen nicht beantworten. Änderungen der Meerströmungen sind aber in der Erdge-schichte nicht selten. Ursachen können zum Beispiel Klimaschwankungen sein oder aber das Schliessen oder Öffnen von Meerstrassen durch die Wanderung der Kontinente.

Quellenangabe:
Martin Wille, Thomas F. Nägler, Bernd Lehmann, Stefan Schröder & Jan D. Kramers:
Hydrogen sulphide release to surface waters at the Precambrian/Cambrian boundary. Nature,

doi:10.1038/nature07072

Nathalie Matter | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch
http://www.geo.unibe.ch/medien

Weitere Berichte zu: Massenaussterben Molybdän Ozean

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Neue Einblicke in das 2004 Sumatra-Erdbeben
14.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Folgen des Klimawandels: Oder warum wird das Wasser unter Borkum überwacht?
14.11.2017 | Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Anwender-Workshops „Laserbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen“

20.11.2017 | Seminare Workshops

Hand aufs Herz - was wissen wir über herzgesunde Lebensmittel?

20.11.2017 | Unternehmensmeldung

Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

20.11.2017 | Materialwissenschaften