Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Stefan Peters vom Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB) hat bahnbrechende Erkenntnisse über die Bildung großer Eisenerzlagerstätten gewonnen. Diese Lagerstätten sind für die Industrie von großer Bedeutung, da sie essentielle Rohstoffe für die Eisen- und Seltenen-Erden-Industrie liefern. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurden, zeigen, dass die Eisenerzlagerstätten Spuren von uraltem atmosphärischen Sauerstoff enthalten, der aus der frühen Erdatmosphäre stammt. Die Forschung beleuchtet die entscheidende Rolle der Photosynthese in der Evolution und der chemischen Zusammensetzung der Erde.
Die Frage, wie einige der größten Eisenerzlagerstätten entstanden sind, beschäftigt Geowissenschaftler seit über einem Jahrhundert. Dr. Peters und sein Team haben herausgefunden, dass die Sauerstoffanreicherung der Atmosphäre, ausgelöst durch die Photosynthese primitiver Mikroorganismen, eine Schlüsselfunktion bei der Bildung dieser Lagerstätten spielt. Diese Erkenntnis stellt einen bedeutenden Fortschritt dar, da sie den Zusammenhang zwischen der Entwicklung der Erdatmosphäre, der Evolution photosynthetischer Organismen und der Entstehung mineralischer Rohstoffe aufzeigt.
Im Rahmen ihrer Forschung haben die Wissenschaftler Magnetitproben aus verschiedenen Eisenerzlagerstätten, darunter auch Proben aus Schweden, analysiert. Durch hochpräzise Isotopenanalysen konnten sie eine bemerkenswerte Entdeckung machen: Ein Teil des in den Proben gefundenen Sauerstoffs stammt nicht direkt aus dem Magma, sondern wurde aus uralten Salzablagerungen, sogenannten Evaporiten, extrahiert. Diese Evaporite, die vor Milliarden von Jahren entstanden sind, hatten Sauerstoff aus der damaligen Atmosphäre gespeichert. Wenn Magma später mit diesen Ablagerungen in Kontakt kam, wurde der Sauerstoff freigesetzt, was zur Oxidation des enthaltenen Eisens führte und somit die Bildung der Erzlagerstätten begünstigte.
Ein weiterer zentraler Aspekt der Studie ist die Verknüpfung der Bildung dieser Lagerstätten mit der Entwicklung der Erdatmosphäre. Der Sauerstoff, der damals in der Atmosphäre vorhanden war, entstand durch die Photosynthese von Mikroben, die lange vor der Besiedlung der Erde durch Pflanzen lebten. Dr. Peters hebt hervor, dass ohne diesen Prozess wahrscheinlich keine der heutigen Eisenerzlagerstätten existieren würde. Die Ergebnisse der Forschung deuten darauf hin, dass die Sauerstoffanreicherung nicht nur die Entstehung komplexen Lebens ermöglichte, sondern auch tiefgreifende Auswirkungen auf die geologischen Prozesse der Erde hatte.
Darüber hinaus zeigen die Messungen, dass Veränderungen in der Atmosphäre, die über Milliarden von Jahren hinweg stattgefunden haben, noch heute in den Gesteinen nachweisbar sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Rekonstruktion der Erdgeschichte und zur Untersuchung, wie das Leben und die chemische Zusammensetzung der Erde miteinander verknüpft sind.
Die Entdeckung wurde durch die Anwendung einer innovativen Methode zur Analyse von Dreifach-Sauerstoffisotopen ermöglicht. Diese Technik erlaubt es den Forschern, die Herkunft von Sauerstoff über geologische Zeiträume hinweg zurückzuverfolgen und selbst kleinste isotopische Unterschiede sichtbar zu machen. An dieser Studie waren neben dem Leibniz-Institut auch Wissenschaftler der Universität Göttingen, der Universität Uppsala in Schweden, des Instituto de Geociencias in Madrid sowie der Technischen Universität Clausthal beteiligt.
Insgesamt stellt die Forschung einen wichtigen Schritt zur besseren Verständigung der geologischen und biologischen Prozesse dar, die die Erde im Laufe der Jahrmillionen geprägt haben. Die Erkenntnisse über die Rolle des Sauerstoffs und der Photosynthese in der Bildung von Eisenerzlagerstätten könnten nicht nur für die Geowissenschaften, sondern auch für die Industrie von Bedeutung sein, die auf diese Ressourcen angewiesen ist.
