Ich suche einen Topf mit geologischem Gold

Ich suche einen Topf mit geologischem Gold

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Anonim

Von Aaron L. Gronstal, Astrobio.net

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Die Forscher nähern sich der Lösung eines der größten Krimi-Rätsel aller Zeiten. Es geschah vor ungefähr 200 Millionen Jahren und markierte die Grenze zwischen der Trias- und der Jurazeit. Der Tatort war der gesamte Planet. Auf der Suche nach der Lösung dieses alten Rätsels hat ein Team von Wissenschaftlern die nordirische Küste nach Beweisen durchsucht.

Massensterben sind ein relativ häufiges Thema in der Geschichte und Entwicklung des Lebens auf der Erde, von denen das bekannteste das Aussterben der Dinosaurier ist. Es wurde eine Fülle von Forschungen durchgeführt, um festzustellen, wie die Dinosaurier-Ära endete, und Theorien über massive Vulkanausbrüche, katastrophalen Klimawandel und gigantische Impaktoren aus dem All zu generieren. Über ein weiteres bemerkenswertes Aussterben, das etwa 135 Millionen Jahre zuvor stattgefunden hat, ist jedoch viel weniger bekannt - ein Aussterben, das möglicherweise die Voraussetzungen für das Zeitalter der Dinosaurier geschaffen hat.

Das Massensterben, das kurz vor der Grenze zwischen Trias und Jura stattfand, löschte einen Großteil des Lebens an Land und in den Ozeanen aus und ließ die Welt für Dinosaurier plündern. Für Astrobiologen sind die Ursachen dieses Aussterbens eines der größten Mordgeheimnisse aller Zeiten.

Jetzt hilft ein Team von Wissenschaftlern dabei, die Geheimnisse des Aussterbens des Trias-Jura (TJ) aufzudecken, indem es geologische Formationen auf der ganzen Welt untersucht, die Anzeichen für eine traumatische Störung der Ökosysteme der Erde vor etwa 200 Millionen Jahren sind. Kürzlich brachten sie ihre Ermittlungen an die Küste Nordirlands, Antrim, in der Nähe des Seehafens von Larne. Nordirland ist auf der ganzen Welt berühmt für seine atemberaubenden Küstenfahrten und die üppigen Wälder seiner Täler und Buchten. Vielen Einheimischen ist jedoch nicht bewusst, dass die ruhige Landschaft auch einen wahren „Topf voll Gold“ für Geologen unter den Füßen hat.

Die Smaragdküste

Das Forscherteam unter der Leitung von Paul Olsen von der Colombia University und Dennis Kent von der Rutgers University trifft sich an einem nebligen irischen Morgen auf einem kleinen Parkplatz in Whitehead, Nordirland. Hier können sie die Bahngleise überqueren, die sich entlang der Küste erstrecken, und zu einem Ufermauer klettern, der eine sichere Route entlang des felsigen Ufers bietet. Während ihre Schuhe über den feuchten Stein gleiten, kommen die kleinen Klippen vor ihnen in Sicht.

An den Klippen selbst, die sich unter der Eisenbahnlinie befinden und an einem imposanten, mit Stacheldraht bedeckten Ufermauer, ist nichts besonders Dramatisches. Aber die bröckelnden Felsen, die aus Strohgras und Brombeersträuchern herausschauen, sind ein seltener Aufschluss von Material von der TJ-Grenze. Sie enthalten physikalische und fossile Beweise, die Aufschluss darüber geben könnten, was mit den Ökosystemen der Erde vor, während und nach dem TJ-Aussterben geschehen ist.

Es ist ein kurzer Aufstieg zu dem freiliegenden Felsvorsprung unterhalb der Klippen, der durch den anhaltenden irischen Nebel prekär wird. Mit festgezogenen Hauben entleeren die Forscher die Werkzeuge ihres Fachs aus ihren Rucksäcken: Schaufeln, Steinhämmer und geologische Karten, die ihnen helfen, das zu interpretieren, was sie in der Felswand sehen. Ein kurzer Blick auf die Klippen zeigt Gesteinsschichten, die in langen Streifen über die Felswand verlaufen. Dieser Schichtungseffekt ist das Ergebnis von Sedimenten, die im Laufe der Zeit auf dem Boden eines alten Gewässers abgelagert wurden, das einst dieses Land bedeckte.

Hinter dem Team verbirgt sich die moderne Inkarnation dieses Gewässers - der Irischen See, die Nordirland von der Küste Schottlands trennt. Heute ist das kalte Wasser still und dunkel. Lichtflecken brechen über die ruhige Oberfläche, während die Wolken über ihnen einem strahlenden Moment des Sonnenscheins weichen. Während der neblige Regen stillsteht, fällt in der Ferne ein Regenbogen über die steile Küste. Es ist eine typische irische Szene und hoffentlich ein gutes Zeichen dafür, dass das Team in den Proben, die es heute sammelt, geologisches Gold entdecken wird.

In einer Zeit der Fülle

Zum Zeitpunkt des Aussterbens von TJ war die Aussicht von der nordirischen Antrim-Küste möglicherweise ziemlich ähnlich wie die, mit der das Forscherteam heute behandelt wird. In der späten Trias wurde die Landmasse der Erde zerschlagen, als der einzige Superkontinent 'Pangaea' und die Britischen Inseln auf die gleiche Weise wie jetzt relativ zueinander positioniert wurden. Die Wasserstraßen des Nordatlantiks, die jetzt Irland und Großbritannien trennen, hatten jedoch viel weniger Austausch mit dem offenen Ozean. Tatsächlich ähnelte dieses Gewässer eher einem großen Binnenmeer. Während sich die Wellen dieses Meeres hin- und herbewegten, zeichneten die Sedimente, die sie nach und nach auf dem Seeboden ablegten, eine Geschichte der Umwelt auf, die die Geologen heute wie ein Buch lesen können, wenn sie durch die Schichten graben.

Die späte Trias war eine Zeit der Fülle für die Erde, und der Planet war ein wahres Paradies fürs Leben. Sogar das Land, das heute als Antarktis bekannt ist, war gemäßigt, feucht und bot eine vielfältige Flora und Fauna. An den Ufern der alten Irischen See durchstreiften vierbeinige Reptilien das Land neben Amphibien und sogar "säugetierähnlichen" Reptilien.

Plötzlich schlug eine Katastrophe ein. In dem geologischen Augenblick (10.000 Jahre) begann das Leben auf der Erde zu sterben. Vor zweihundert Millionen Jahren, kurz bevor Pangaea auseinanderzubrechen begann, verschwand die Hälfte der bekannten Arten auf der Erde. Viele der säugetierähnlichen Reptilien wurden zusammen mit einer Vielzahl einzelliger und vielzelliger Kreaturen auf See und Land vernichtet. Es wurden Theorien darüber aufgestellt, wie dies hätte geschehen können, aber der Beweis der wahren Ursache ist Wissenschaftlern seit Jahrzehnten entgangen.

Moderne Ufer und alte Seebetten

Hinweise auf das Aussterben von TJ wurden von zahlreichen Forschern an Standorten auf der ganzen Welt gemeldet. Beispielsweise wurde in Proben von Kanadas Queen Charlotte Islands im Jahr 2001 und von St. Audrie's Bay in Somerset England im Jahr 2002 ein starker Rückgang von organischem Kohlenstoff und Meeresorganismen gemeldet.

Paul Olsen und sein Team hoffen, mit ihren Bemusterungsbemühungen im Vereinigten Königreich (UK) ihr Fachwissen zur Lösung der TJ-Frage beizutragen. An verschiedenen Orten in Großbritannien haben Wissenschaftler Gesteinsaufschlüsse an der TJ-Grenze identifiziert, die an der Erdoberfläche auf einzigartige Weise freigelegt sind. Diese Orte sind wie natürliche Bibliotheken für Geologen, in denen sie einfach Proben aufspüren können, die von der Erde an bestimmten Punkten in ihrer Geschichte "geschrieben" wurden.

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Die Forscher wählten zwei weitere Standorte auf den britischen Inseln aus, um sie zu untersuchen. Der erste war im Westen Englands im Somerset County. Hier sind die Sedimente, die sich auf dem Grund des tropischen Meeres zwischen Großbritannien und Irland angesiedelt haben, jetzt als große Gesteinsschichten unterhalb der Klippen des Bristol-Kanals sichtbar. In diesen Klippen sind Kalk- und Schieferschichten zu sehen, die eine Vielzahl von Fossilien enthalten - ein bleibender Beweis für die TJ-Katastrophe. Der zweite Standort des Teams war Lavernock Beach in der Nähe von Barry Island, Wales. An diesen Standorten gibt es eine „tote Zone“, in der zum Zeitpunkt des Aussterbens nur wenige Fossilien gefunden werden können.

An allen drei Standorten (Nordirland, Somerset und Wales) weisen die Klippen ein einzigartiges Merkmal auf, das die britischen Inseln für die Geschichte des TJ-Ereignisses von besonderem Interesse macht. Kurz vor dem Aussterben wurde die Schichtung verzerrt. Im Gegensatz zu den umgebenden Sedimenten kräuseln und krümmen sich die Schichten, als wären sie geschüttelt und verschoben worden. Könnte es ein Hinweis auf ein bestimmtes gewaltsames Ereignis sein, das die Region heimgesucht hat?

Laut Paul Olsen ist "das Ausmaß der Störung riesig, und ein riesiger Grund scheint wahrscheinlich."

Diese Art der Verformung ist in der geologischen Aufzeichnung nicht selten. Lokale Störungen wie Erdbeben stören häufig die Gesteinsschichten unter der Erde. Einzigartig ist, dass es im ganzen Vereinigten Königreich vorkommt. Wenn diese Verformung durch ein Erdbeben verursacht worden wäre, wäre sie tatsächlich sehr groß gewesen.

"Diese Störung ist nicht nur in Großbritannien zu beobachten", kommentiert Olsen, "sondern sie scheint zumindest in Belgien und vielleicht sogar in Italien vorhanden zu sein, so die Arbeit meiner Kollegen in Großbritannien und den USA."

Interessanterweise liegt die Verformung am Strand von Lavernock in Wales direkt unterhalb der „toten Zone“, in der nur wenige Fossilien gefunden werden. Dies wirft Fragen auf, ob das Verformungsereignis mit dem Verlust von Leben an der TJ-Grenze zusammenhängt oder nicht.

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"Es ist äußerst ungewöhnlich, eine so weit verbreitete Verformungszone zu haben", so Olsen. "Die Tatsache, dass sie sehr nahe unterhalb der Extinktionsgrenze auftritt, lässt vermuten, dass es einen ursächlichen Zusammenhang zwischen der Ursache der Störung gibt, wahrscheinlich ein Megabeben." und das Aussterben selbst. "

Der Täter

Viele der typischen Erklärungen für das Massensterben wurden im TJ-Ereignis als mögliche Schuldige angeführt. Dazu gehören der dramatische Klimawandel oder die Entwicklung neuer und wettbewerbsfähigerer Lebensformen. Geologische Beweise von den Britischen Inseln stützen diese Theorien jedoch kaum.

Der in Großbritannien weit verbreitete organisch-reiche Schiefer weist auf eine Periode der Anoxie (kein Sauerstoff) hin - aber diese Gesteine ​​wurden scheinbar später als das eigentliche Aussterben niedergelegt. Hinweise auf eine Störung des Kohlenstoffkreislaufs aufgrund der globalen Erwärmung liegen ebenfalls vor, sie datieren jedoch erneut das Hauptaussterben. In Großbritannien scheint das Aussterben zeitlich enger zu sein als geologische Beweise für einen Rückgang des Meeresspiegels und den Verlust flacher mariner Lebensräume.

Was könnte also zu einer weitreichenden Störung der geologischen Daten führen - das Kräuseln und Verdrehen von Gesteinsschichten auf einem Gebiet von der Größe der britischen Inseln - und globale Auswirkungen haben, die den Verlauf der Lebensentwicklung auf planetarischer Ebene verändern könnten? Könnte das Dinosaurierzeitalter durch die gleiche Art von Ereignis eingeläutet worden sein, die es zu Ende gebracht hat - nämlich durch einen Aufprall aus dem Weltraum?

Fragen zu einem Aufprallereignis zum Zeitpunkt des Aussterbens von TJ wurden bereits gestellt, es ist jedoch kein Aufprallkrater aus dieser Zeit bekannt, der groß genug ist, um so viel Schaden angerichtet zu haben. Die Erdoberfläche ist ein unglaublich dynamischer Ort. Prozesse wie Verwitterung, Erosion und Plattentektonik führen dazu, dass ständig physische Merkmale auf der Erde geboren und dann abgewischt werden. Berge wachsen und verdorren, Flüsse verändern ihren Lauf und alte Einschlagskrater werden weggespült oder von Erde und Wäldern bedeckt.

Der einzige bekannte Einschlag, von dem angenommen wird, dass er um die Zeit des Aussterbens von TJ und an einem Ort in der Nähe der Britsh Isles stattgefunden hat, traf die Erde in der Nähe des Dorfes Rochechouart in Frankreich. Heute ist der Rochechouart-Krater so stark erodiert, dass heute keine Oberflächenmerkmale auf der Erdoberfläche sichtbar sind. Im frühen 19. Jahrhundert wurden Gesteinsbrüche in der Umgebung des Aufpralls entdeckt, doch erst 1969 stellte der französische Geologe François Kraut fest, dass ein tatsächlicher Krater unter der Erde existiert.

Der Rochechouart-Krater ist mit einem geschätzten Durchmesser von nur 21 km relativ klein, obwohl er vor der Erosion etwa doppelt so groß gewesen sein könnte. Unglücklicherweise für Paul Olsen und sein Team ist es unwahrscheinlich, dass die Auswirkungen von Rochechouart groß genug waren, um ein Massensterben zu verursachen. Durch die Ausweitung ihrer Bemusterungsbemühungen erhoffen sich die Forscher einen größeren Einblick in die Ereignisse rund um das Aussterben von TJ. Rochechouart ist vielleicht nicht der Hauptschuldige, aber es ist vielleicht nur ein Teil einer Reihe von Katastrophen - von Einschlägen bis zu Erdbeben und dem Ausbruch eines riesigen Pulses von Lavaströmen -, die die Erde zu diesem Zeitpunkt in der Geschichte befallen.

Was kommt als nächstes

Zurück an der Küste von Antrim in Nordirland beendet das Team seinen Probentag. Neue Teile des TJ-Puzzles wurden von den Klippen gezogen, katalogisiert und in Mustertüten gelegt. Die Vorräte werden weggepackt und die jetzt mit Proben beladenen Rucksäcke über die Schultern gehängt. Als das Team auf den Ufermauer klettert, um nach Hause zu gelangen, weicht der Nebel endlich strahlendem Sonnenschein.

Die aus Nordirland gesammelten Proben werden nun zur Universität von Kolumbien zurückgebracht, wo sie im Labor sorgfältig untersucht werden können.

"Die Proben werden auf Elemente der Platingruppe (PGE) untersucht, deren spezifische Verhältnisse uns dabei helfen können, zwischen Ursachen im Zusammenhang mit Stößen oder Vulkanausbrüchen zu unterscheiden", sagte Olsen.

Auf der Erde konzentrierten sich die als PGE bezeichneten Elemente (wie Iridium, Platin, Palladium und Osmium) kurz nach der Entstehung unseres Planeten im Kern, so dass die Kruste an diesen Metallen verarmt war. Dies bedeutet, dass an der Erdoberfläche ein geringerer Anteil an Iridium vorhanden ist als an Trümmern (wie Asteroiden und Kometen), die bei der Bildung des Sonnensystems zurückgeblieben sind.

Asteroiden und Kometen behalten höhere PGE-Werte bei und haben unterschiedliche PGE-Signaturen, im Allgemeinen mit mehr Iridium im Vergleich zu Platin und Palladium. Die meisten Laven haben einen sehr geringen PGE-Gehalt mit Krustenverhältnissen der Elemente (obwohl es einige Ausnahmen gibt), und vulkanische und magmatische Prozesse auf dem Weg zur Oberfläche können ebenfalls zu deutlichen PGE-Signaturen führen.

Daher sind im Allgemeinen nur Schichten mit einem hohen Gehalt an PGEs und einem hohen Gehalt an Iridium Kandidaten für eine Auswirkung. Die Untersuchung von PGE-Konzentrationen und -Verhältnissen hat Wissenschaftlern geholfen, Einflussstrukturen in der Vergangenheit zu erkennen - sogar Millionen von Jahren nach ihrer Entstehung. Ein berühmtes Beispiel ist die Iridium-Anomalie an der Kreide-Tertiär-Grenze, von der gezeigt wurde, dass sie vom Einschlag eines riesigen Asteroiden oder Kometen herrührt.

"Wir haben bereits Hinweise auf Auswirkungen von Elementen der Platingruppe in Ostnordamerika und Marokko gefunden", fuhr Olsen fort. "Wenn wir sie hier in Großbritannien finden, werden wir konzertierte Anstrengungen unternehmen, um definitivere Hinweise auf Auswirkungen wie Schock zu finden." Quarz. Aber das zu suchen ist sehr mühsam und wir müssen wissen, auf welche spezifische Schicht wir uns konzentrieren sollen. "

Die Küste von Antrim wird dem Team helfen, auf früheren Studien von weit entfernten Standorten aufzubauen. Jeder dieser Orte bietet eine neue Perspektive auf die Katastrophe, die das Leben an der Grenze zwischen Trias und Jura erlebte. Mit jedem neuen Bemusterungsversuch nähern sich Paul Olsen und sein Team dem Verständnis dieser entscheidenden Phase in der Entwicklung des Lebens auf der Erde.