Um mehr über die ersten Organismen auf unserem Planeten zu erfahren, müssen Forscher die Gesteine der frühen Erde analysieren. Diese sind nur an wenigen Stellen auf der Erdoberfläche zu finden. Der Pilbara-Kraton in Westaustralien ist einer dieser seltenen Orte; Dort gibt es etwa 3,5 Milliarden Jahre altes Gestein, das Spuren der damals lebenden Mikroorganismen enthält.
Ein Forscherteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun neue Hinweise auf die Entstehung und Zusammensetzung dieser uralten Biomasse gefunden und damit Einblicke in die frühesten Ökosysteme der Erde gegeben. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Präkambrische Forschung.
Mithilfe hochauflösender Techniken wie der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und der Near-Edge-Röntgenabsorptionsfeinstruktur (NEXAFS) analysierten die Forscher kohlenstoffhaltige Partikel, die in Gesteinen aus Bariumsulfat gefunden wurden. Dadurch konnten Wissenschaftler wichtige Informationen über die Struktur mikroskopisch kleiner Partikel gewinnen und nachweisen, dass sie biologischen Ursprungs sind. Es ist wahrscheinlich, dass die Partikel als Sediment im Gewässer einer „Caldera“ abgelagert wurden – einer großen kesselförmigen Mulde, die sich nach vulkanischer Aktivität bildet.
Darüber hinaus müssen einige der Partikel durch hydrothermales Wasser direkt unter der Vulkanoberfläche transportiert und verändert worden sein. Dies deutet auf eine turbulente Geschichte der Sedimentablagerungen hin. Durch die Analyse verschiedener Kohlenstoffisotope kamen die Forscher zu dem Schluss, dass in der Umgebung der vulkanischen Aktivität bereits verschiedene Arten von Mikroorganismen lebten, ähnlich denen, die man heute an isländischen Geysiren oder an heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark findet.
Die Studie wirft nicht nur Licht auf die Vergangenheit der Erde, sondern ist auch aus methodischer Sicht interessant. Erstautorin Lena Weimann vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen erklärt: „Es war sehr spannend, verschiedene hochauflösende Techniken kombinieren zu können, wodurch wir Informationen über die Ablagerungsgeschichte und den Ursprung der organischen Partikel ableiten konnten.“ Wie unsere Ergebnisse zeigen, lassen sich auch in extrem altem Material noch Originalspuren der ersten Organismen finden.“
Mehr Informationen:
L. Weimann et al., Kohlenstoffhaltige Materie in ∼ 3,5 Ga schwarzem Baryt aus der Dresser-Formation (Pilbara-Kraton, Westaustralien) – Einblicke in den organischen Kreislauf auf der jungen Erde, Präkambrische Forschung (2024). DOI: 10.1016/j.precamres.2024.107321