Anzeige
Because these deposits carry information about early Earth’s surface conditions and climate changes, as well as provide much of modern industry’s iron resources, interested researchers have cast a wide net in trying to explain why and how these bands formed. But attempts to explain their existence based on seasonal variations, surface temperature changes and episodic seawater mixing all have foundered on assumptions requiring the unexplained oscillations of external forces.
None of these theories could satisfactorily explain all the observations made by geologists, particularly the existence of alternating structural bands of silica-rich layers with iron-rich layers in these deposits.
A new approach proposed in an October issue of Nature Geoscience by Sandia National Laboratories principal investigator Yifeng Wang and colleagues elsewhere may have the answer.
A key component of the process, the researchers found in computer simulations, may have been the absence of aluminum in early oceanic rocks. That absence chemically favored the formation of banded iron formations. The continual enrichment of oceanic crust by aluminum as Earth evolved ultimately ended the era of iron band formation.
A complete thermodynamic explanation by the research team suggests that iron- and silicon-rich fluids were generated by hydrothermal action on the seafloor. The team’s calculations show that the formation of bands was generated by internal interactions of the chemical system, rather than from external forcing by unexplained changes such as ocean surface temperature variations.
“This concept of the self-organizational origin of banded iron formations is very important,” said Wang. “It allows us to explain a lot of things about them, like their occurrence and band thickness.”
Wang’s Ph.D. advisor, Enrique Merino at Indiana University, may have been the first to consider banded iron formations as formed through self-organization, Wang said: “We started to work on the issue about 15 years ago.” But difficulties in pinning down an actual mechanism persisted.
“Last year, Huifang Xu [at the University of Wisconsin at Madison] and I happened to talk about his work on astrobiology and then we talked about banded iron formations,” said Yifeng. “After that, I got interested again in the topic. Luckily, I came across a very recent publication on silicic acid interactions with metals. With these new data, I did thermodynamic calculations. I looked at the results and talked to both Huifang and Enrique. The whole banded-iron-formation puzzle started to fit together nicely.”
Merino and Xu coauthored the paper with Wang, along with Hironomi Konishi, also at the University of Wisconsin at Madison.
“Our work has two interesting implications,” said Wang. “The Earth’s surface can be divided into four interrelated parts: atmosphere, hydrosphere, biosphere and lithosphere. Our work shows that the lithosphere, that is, the solid rock part, plays a very important role in regulating the surface evolution of the Earth. This may have an implication on the studies of other planets such as Mars. Our work also shows that to understand such evolution requires a careful consideration of nonlinear interactions among different components in the system. Such consideration is important for prediction of modern climatic cycles.”
“After all,” he said, “Earth’s system is inherently complex and the involved processes couple with each other in nonlinear fashion.”
Sandia National Laboratories is a multiprogram laboratory operated by Sandia Corporation, an autonomous Lockheed Martin company, for the U.S. Department of Energy’s National Nuclear Security Administration. With main facilities in Albuquerque, N.M., and Livermore, Calif., Sandia has major R&D responsibilities in national security, energy and environmental technologies, and economic competitiveness.
Neal Singer | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.sandia.gov
Weitere Berichte zu: Astrobiology > atmosphere > biosphere > computer simulation > Earth's magnetic field > Earth’s surface > hydrosphere > lithosphere > modern climatic cycles > nonlinear interactions > Sandia > temperature change > thermodynamic calculations
NASA Satellite Sees Tropical Storm Cyril a Strong, Compact Storm
08.02.2012 | NASA/Goddard Space Flight Center
NASA's TRMM Satellite Measures Flooding Rains from Australia Monsoon
08.02.2012 | NASA/Goddard Space Flight Center
Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst
Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...
Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.
Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.
Das System ...
Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.
Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.
Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...
Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.
Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...
Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.
Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.
In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...
Anzeige
Anzeige

Zwerggalaxie hat großen Hunger
08.02.2012 | Physik Astronomie
Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Bauwerke gebrauchstauglich halten
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten