Die Eingeweide der Erde begannen vor etwa 2,5 Milliarden Jahren unerwartet spät, Gase und Flüssigkeiten aktiv mit der Atmosphäre und der Hydrosphäre auszutauschen. Dies spricht für die ungewöhnliche Natur der Abkühlung des Planeten, sagen Geologen in einem Artikel, der in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
„Die meisten Menschen wissen nicht, dass sich im Darm der Erde eine große Menge Wasser, verschiedene Gase und andere flüchtige Substanzen befinden. Ihr Anteil ist relativ gering, dies wird jedoch durch die enorme Masse des Mantels ausgeglichen. Aus diesem Grund spielt das „Atmen“des Planeten, der Austausch von Gasen zwischen Lithosphäre, Atmosphäre und Hydrosphäre, eine wichtige Rolle für die Existenz und Entwicklung des Lebens “, sagt Rita Parai von der University of Washington in St. Louis (USA).
Kreis des Lebens
Geologen zufolge existiert das Leben auf der Erde und fehlt auf der Venus, da die Eingeweide unseres Planeten nicht stillstehen, sondern ständig zwischen seiner Oberfläche und den tiefen Schichten der Lithosphäre „wandern“. Die Bewegung der Kontinente, das allmähliche Eintauchen ihrer Gesteine in die Tiefen des Mantels und ihr anschließendes "Auftauchen" helfen der Erde, überschüssige Wärme "abzuleiten" und das Klima zu stabilisieren.
Dieser Prozess beeinflusst laut Wissenschaftlern nicht nur das Klima, sondern auch die Zusammensetzung der Atmosphäre und der Ozeane der Erde. Wenn die Gesteine der Kontinente tief in den Mantel sinken, tragen sie große Mengen an Sedimentgesteinen mit sich, die verschiedene Gase, Wasser und andere flüchtige Stoffe enthalten. Sie kehren zusammen mit Vulkanausbrüchen an die Oberfläche zurück, die die Zusammensetzung von Luft und Wasser oft dramatisch verändern und das Leben auf der Erde stark beeinflussen.
So haben kürzlich Geologen entdeckt, dass das "Auftauchen" des Mantels in der Nähe des modernen Norilsk zur Sättigung der Atmosphäre mit einer großen Menge Treibhausgasen und zur "Aussaat" der Ozeane mit Nährstoffen führte, die das Wachstum von Mikroben beschleunigen. Beide Ereignisse, die vor etwa 255 Millionen Jahren stattfanden, dienten als "Auslöser" für das Aussterben des Perms, der schwersten Katastrophe in der Geschichte des Lebens auf der Erde.
Paray und ihre Kollegin Sujoy Mukhopadhyay von der University of California in Davis (USA) fanden heraus, wann solche "leichten" Planeten anfingen, indem sie die ältesten Proben der Erdkruste und des Erdmantels untersuchten.
Werbevideo:
Wie Geologen erklären, enthalten die Eingeweide des Planeten geringe Mengen an Edelgasen, die sowohl zusammen mit der "sinkenden" Kruste als auch durch den Zerfall von Uran, Thorium und anderen radioaktiven Elementen dorthin gelangen.
Später Anfang
Mukhopadhyay und Paray stellten fest, dass die Anteile der Isotope eines dieser Gase, Xenon, für Gesteine, die häufig mit Wasser und der Atmosphäre in Kontakt kommen, und für die primäre Materie der Erde sehr unterschiedlich sein werden. Zum Beispiel sollte der primäre Mantel eine relativ große Menge an Xenon-129 und Xenon-136 enthalten, und die Luft und die verarbeiteten Gesteine der Kruste sollten Xenon-124 und Xenon-128 enthalten.
Anhand dieser Idee analysierten die Wissenschaftler mehrere Proben von Meteoriten, deren Zusammensetzung der primären Materie der Erde ähnelt, sowie Mantelgesteine, die vor relativ kurzer Zeit das Innere des Planeten verlassen hatten, und versuchten, den Zeitpunkt des Starts seiner "Lungen" zu berechnen.
Diese Berechnungen zeigten, dass "atmosphärisches" Xenon in den ersten zwei Milliarden Lebensjahren des Planeten im Erdinneren praktisch nicht vorhanden war. Solche Ergebnisse waren für Wissenschaftler eine große Überraschung.
Dies kann einerseits bedeuten, dass tektonische Prozesse und die Zirkulation von Gesteinen in der Lithosphäre vor nur 2,5 Milliarden Jahren unerwartet spät begannen. Dies ist laut Paray angesichts der vorhandenen geologischen Beweise höchst zweifelhaft. Andererseits schließen Wissenschaftler die Möglichkeit nicht aus, dass Xenon und andere Gase einfach nicht in den Mantel gelangten, weil die Eingeweide der Erde in den ersten Epochen ihres Lebens viel heißer waren als wir heute denken.
Dies führte dazu, dass die meisten Gase die Krustengesteine verließen, noch bevor sie Zeit hatten, in die tiefen Schichten des Mantels einzutauchen, was es dem atmosphärischen Xenon nicht ermöglichte, sich mit den unterirdischen Reserven dieses Gases zu "vermischen" und ihre Isotopenzusammensetzung zu ändern. Vor etwa 2,5 bis 2,4 Millionen Jahren kühlten sie stark ab, und der Grund dafür bleibt abzuwarten.
Unabhängig davon, welche der Theorien richtig ist, ändern sowohl die eine als auch die andere Interpretation dieser Entdeckung unsere Vorstellungen über das Erscheinen der frühen Erde und die Bedingungen, unter denen die ersten lebenden Organismen entstanden sind, merklich, schließen die Autoren des Artikels.
