Klima- und Umweltveränderungen (4) Ereignisse im Präkambrium

Klima 60 Zeit im Fluss Cretaceous, Jurassic und Triassic sind die englischen Bezeichnungen für Kreide, Jura und Trias. Tyrannosaurus rex, der in der Kreidezeit lebte, hat also im „Jurassic Park“ eigentlich gar nichts verloren. Die Grenzen zwischen den einzelnen Perioden bzw. Epochen haben sich zwischen 1937 (jeweils links) und 2004 (jeweils rechts) z.T. kräftig verschoben. Quelle und oberste Instanz: International Commission on Stratigraphy (ICS), www.stratigraphy.org

Klima 61 Zeitskala Cretaceous, Jurassic und Triassic sind die englischen Bezeichnungen für Kreide, Jura und Trias. Tyrannosaurus rex, der in der Kreidezeit lebte, hat also im „Jurassic Park“ eigentlich gar nichts verloren. Die aktuelle Version (2010) der geologischen Zeitskala, www.stratigraphy.org

Klima 62 Alte Sedimente Die Gesteine der Isua Formation in Südwest-Grönland sind bis zu 3.8 Milliarden Jahre alt, zu ihnen gehören die (bis jetzt) ältesten bekannten Sedimentgesteine, die offenbar am Grund eines damals schon „voll entwickelten“ Ozeans abgelagert wurden. Für die Zeit, aus der keine Erdkruste bekannt ist, wird auch (inoffiziell) der Begriff Hadaikum („Hadean“) verwendet.

Klima 63 Stromatolithen Algenmatten aus Cyanobakterien fangen Suspensionsmaterial der Küstengewässer ein, integrieren es in ihren Stoffwechsel und fördern damit offenbar die Aus-fällung von Kalziumkarbonat, das dann die Algen überzieht. Die Algen wachsen durch den Überzug und der Prozess wiederholt sich. Rezente Stromatolithen in der Sharkbay (Westaustralien) Der Balken im Algen-Bild hat eine Länge von 20 m. Rezent bedeutet einfach „der erdgeschichtlichen Gegenwart angehörig“ - im Gegensatz zu fossil. Fossiler Stromatolith

Bildung von Stromatolithen Klima 64 Bildung von Stromatolithen Biofilm mit Cyanobakterien (gelb, Durchmesser 5 µm), Kalzitkristallen (grün) und einem Fadenwurm (grünliches Band) aus einem Soda-See (Pyramid Lake, Nevada). Aufnahme mit Laser Scanning Mikroskop LSM (Quelle: Zeiss).

Klima 65 Stromatolithen Schnitt durch einen fossilen Stromatolithen (Denver Museum of Nature & Science, Bild UF).

Klima 66 Frühe Cyanobakterien? Aus North Pole, ebenfalls West-Australien, stammt der aussichtsreichste Kandidat für einen ca. 3.5 Ga Jahre alten fossilen Stromatolithen (Quelle: Geological Survey of Western Australia). Spuren im etwa 3.5 Ga alten Apex Chert, West-Australien haben verblüffende Ähnlichkeit mit heutigen Cyanobakterien (Quelle: Nature).

Methan in der frühen Atmosphäre Klima 67 Methan in der frühen Atmosphäre In einer Welt ohne freien Sauerstoff können Methanogene gut gedeihen, das produzierte Methan wärmt die Erde mittels Treibhaus-effekt. Je wärmer es wird, desto besser gedeihen Methanogene. Bevor es dadurch allerdings zu einer Überhitzung der Erde kommt, tritt ein Regelmechanismus auf. Bei steigender Methankonzentration bilden sich, angeregt von der UV-Strahlung der Sonne, immer mehr Kohlenwasserstoffketten (Paraffine). Es bildet sich organischer Dunst, der kurzwellige Sonnenstrahlung reflektiert. Bildquelle: Spektrum der Wissenschaft, J.F. Kasting. „Als Mikroben das Klima steuerten“ von James F. Kasting, Spektrum der Wissenschaft, September 2004, 62 – 68.

Klima 68 Blauer Planet? Die linke Aufnahme stammt von der Apollo 8 Mission. Falls dieser Prozess tatsächlich stattgefunden hat, dann war die Erde im Archaikum kein blauer Planet, so wie wir sie heute kennen (links, Quelle: NASA – Apollo). Von außen betrachtet, hätte sie wohl etwa so ausgesehen wie heute der rosa-orangefarbene Saturnmond Titan (rechts, Quelle: NASA – Cassini), im großen Bild sieht man deutlich mehrere Schichten aus organischem Dunst.

Ein Regelkreis (–) Oberflächen- temperatur CH4 Produktion Organischer Klima 69 Ein Regelkreis Oberflächen- temperatur CH4 Produktion Organischer Dunst CH4/CO2 Verhältnis in der Atmosphäre CO2 Verlust (Verwitterung) (–) Wenn man noch den CO2 Verlust durch verstärkte Verwitterung einbezieht, wird es langsam komplex. Darstellung wieder nach James F. Kasting.

Klima 70 Bändereisenerze Etwa 2.5 Mrd. Jahre alte Bänder-Eisenerze ( engl.: „Banded Iron Formations“ - BIFs) aus West-australien. Die rote Färbung stammt von dem Eisenoxid Hämatit (Fe2O3). Gebänderte, eisenhaltige Kiesel-schiefer (Itabirite) wurden ursprünglich als eisenhaltiger Schlamm aus dem Meer ab-geschieden, sie belegen, dass die Ozeane große Mengen an ge-löstem Eisen enthielten. Atmosphärischer Sauerstoff über-führt zweiwertiges Eisen sofort in unlösliche Verbindungen des dreiwertigen Eisens. Vor 2.5 Mrd. Jahren muss die Atmosphäre daher noch weit-gehend sauerstoff-frei gewesen sein. Bild: Lamb & Sington.

Klima 71 Gletscherspuren Genaueres zu Gletschern folgt in den Juni-Vorlesungen. Gletscherspuren (links) Gletscher-schliff und Gletscherschrammen, in der St. John‘s Bay, Neufundland (oben), Quelle: Lamb & Sington.