Ein Forschungsteam der Georg-August-Universität Göttingen und des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung hat herausgefunden, dass das Sedimentgestein Chert, das dem weit verbreiteten Feuerstein ähnelt, wertvolle Informationen über frühere klimatische Bedingungen und den Wärmefluss im Ozeanboden liefert. Diese Entdeckung könnte bedeutende Einblicke in die geologische Vergangenheit der Erde bieten und unser Verständnis über den Zustand des Planeten vor bis zu vier Milliarden Jahren revolutionieren.
Gesteine sind nicht nur mineralische Strukturen, sondern auch Archive, die Informationen über die Umweltbedingungen ihrer Entstehung speichern. Im Kontext der Klimaforschung nehmen sie eine zentrale Rolle ein, da sie uns helfen, die klimatischen Bedingungen früherer Erdzeitalter zu rekonstruieren. Das Team um den Erstautor Oskar Schramm hat sich auf die Analyse von Chert-Gesteinen konzentriert, die im westlichen Pazifik, speziell im Bereich des Shatsky Rise, vorkommen. Diese Region ist berühmt für ihre geologischen Formationen, die aus vulkanischen Aktivitäten entstanden sind.
Die Forscher untersuchten die Sauerstoff-Isotope, insbesondere die Isotope 16O, 17O und 18O, in den Chert-Proben. Ihre Ergebnisse zeigen, dass diese Isotope in den Gesteinen eng mit dem Wärmefluss der Erde verknüpft sind. An Orten, wo der Ozeanboden jung ist, entstammt die Erdkruste aus aufsteigendem Magma und gibt eine größere Menge an Wärme ab. Im Gegensatz dazu ist die Wärmeübertragung an älteren Stellen des Ozeanbodens geringer, da die Kruste hier bereits abgekühlt ist. Dies bedeutet, dass die Isotopenzusammensetzung in den Cherts als Indikator für den historischen Wärmefluss dient.
Um diese Zusammenhänge quantitativ zu erfassen, entwickelten die Wissenschaftler ein eigenes Rechenmodell. Mit diesem Modell konnten sie für die ersten Male präzise Daten darüber erheben, wie viel Wärme durch die Erdkruste strömte. Die Validität ihrer Ergebnisse wurde durch unabhängige Messungen im offenen Meer bestätigt, was die Zuverlässigkeit der Methode untermauert. Schramm betont, dass diese Technik es ermöglicht, ein Stück Erdgeschichte zu entschlüsseln, indem sie den Wärmefluss in der Erdkruste quantifiziert.
Ein weiterer Forscher, Prof. Dr. Michael Tatzel, der das Projekt betreut hat, wies darauf hin, dass die nächsten Schritte der Forschung darauf abzielen, die Ursachen für ungewöhnliche Isotopenmuster in einigen Cherts zu untersuchen. Diese Muster scheinen nicht im Gleichgewicht mit dem damaligen Meerwasser zu stehen. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass vulkanische Aschen eine entscheidende Rolle spielen könnten. Dies könnte darauf hindeuten, dass nicht nur die Temperatur des Ozeans, sondern auch vulkanische Aktivitäten einen signifikanten Einfluss auf die chemische Zusammensetzung des Meerwassers und somit auf die Gesteinsschichten hatten.
Die Bedeutung dieser Forschung erstreckt sich nicht nur auf die Geowissenschaften, sondern hat auch weitreichende Implikationen für das Verständnis der klimatischen Veränderungen über Millionen von Jahren. Da die Erde von Natur aus einem dynamischen Prozess unterliegt, ermöglichen die Erkenntnisse über den Wärmefluss eine Neubewertung der Bedingungen, unter denen das Leben auf der Erde entstehen konnte und sich entwickelte.
Insgesamt stellt die Untersuchung von Chert-Gesteinen einen vielversprechenden Ansatz dar, um die geologische Vergangenheit der Erde besser zu verstehen und die Wechselwirkungen zwischen klimatischen Bedingungen und geologischen Prozessen zu entschlüsseln. Die Resultate der Studie, die in der Fachzeitschrift „Geology“ veröffentlicht wurden, eröffnen neue Perspektiven für zukünftige Forschungen in der Paläoklimatologie und der Geodynamik.
