(4) Ereignisse im Präkambrium

Klima- und Umweltveränderungen

Klima 59

Zeit im Fluss

Klima 60

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

Zeitskala

Klima 61

Die aktuelle Version (2010) der geologischen Zeitskala, www.stratigraphy.org

Alte Sedimente

Klima 62

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.

Stromatolithen

Rezente Stromatolithen in der Sharkbay (Westaustralien)

Fossiler Stromatolith

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.

Klima 63

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 64

Stromatolithen

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

Klima 65

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).

Klima 66

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.

Klima 67

Blauer Planet?

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.

Klima 68

Ein Regelkreis

Wenn man noch den CO2 Verlust durch verstärkte Verwitterung einbezieht, wird es langsam komplex. Darstellung wieder nach James F. Kasting.

Klima 69

Oberflächen-temperatur

CH4

Produktion

OrganischerDunst

CH4/CO2

Verhältnis in der Atmosphäre

CO2 Verlust(Verwitterung)

(–)

(–)

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 70

Gletscherspuren

Gletscherspuren (links) Gletscher-schliff und Gletscherschrammen, in der St. John‘s Bay, Neufundland (oben), Quelle: Lamb & Sington.

Klima 71