Vor Milliarden von Jahren, lange bevor es überhaupt etwas gab, das dem Leben, wie wir es kennen, ähnelte, schlugen Meteoriten häufig auf den Planeten ein. Ein solcher Weltraumfelsen stürzte vor etwa 3,26 Milliarden Jahren ab und enthüllt auch heute noch Geheimnisse über die Vergangenheit der Erde.
Nadja Drabon, eine Geologin der frühen Erde und Assistenzprofessorin in der Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften, ist unersättlich neugierig darauf, wie unser Planet in alten Äonen aussah, als er von Meteoritenbeschuss heimgesucht wurde, als nur einzellige Bakterien und Archaeen herrschten – und wann dies der Fall war Alles begann sich zu ändern. Wann erschienen die ersten Ozeane? Was ist mit Kontinenten? Plattentektonik? Wie wirkten sich all diese gewaltsamen Einwirkungen auf die Entwicklung des Lebens aus?
Eine Studie in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften bringt Licht ins Dunkel zu einigen dieser Fragen im Zusammenhang mit dem ungünstigen Namen „S2“-Meteoriteneinschlag vor über 3 Milliarden Jahren, für den heute im Barberton-Greenstone-Gürtel in Südafrika geologische Beweise gefunden werden.
Durch die sorgfältige Arbeit, Gesteinsproben im Zentimeterabstand zu sammeln und zu untersuchen und die Sedimentologie, Geochemie und Kohlenstoffisotopenzusammensetzungen zu analysieren, die sie hinterlassen, zeichnet Drabons Team das bislang überzeugendste Bild dessen, was an dem Tag geschah, als ein Meteorit von der Größe von vier Mount Everests einschlug Der Erde einen Besuch abstatten.
„Stellen Sie sich vor, Sie stehen vor der Küste von Cape Cod, in einem flachen Wasserschelf. Es ist eine Niedrigenergieumgebung ohne starke Strömungen. Dann haben Sie plötzlich einen riesigen Tsunami, der vorbeifegt und den Meeresboden aufreißt.“ sagte Drabon.
Der S2-Meteorit, der schätzungsweise bis zu 200-mal größer war als der, der die Dinosaurier tötete, löste einen Tsunami aus, der den Ozean aufwirbelte und Trümmer vom Land in die Küstengebiete spülte. Die Hitze des Aufpralls ließ die oberste Schicht des Ozeans verdampfen und erwärmte gleichzeitig die Atmosphäre. Eine dicke Staubwolke bedeckte alles und stoppte jegliche Photosyntheseaktivität.
Aber Bakterien sind robust, und nach dem Aufprall erholte sich das bakterielle Leben laut der Analyse des Teams schnell wieder. Damit einher ging ein starker Anstieg der Populationen einzelliger Organismen, die sich von den Elementen Phosphor und Eisen ernähren.
Eisen wurde wahrscheinlich durch den oben erwähnten Tsunami aus der Tiefsee in flache Gewässer aufgewirbelt, und Phosphor wurde durch den Meteoriten selbst und durch die zunehmende Verwitterung und Erosion an Land auf die Erde gebracht.
Drabons Analyse zeigt, dass Eisen metabolisierende Bakterien unmittelbar nach dem Aufprall florierten. Diese Verlagerung hin zu eisenfördernden Bakterien, so kurzlebig sie auch sein mag, ist ein wichtiges Puzzleteil, das das frühe Leben auf der Erde beschreibt. Laut Drabons Studie brachten Meteoriteneinschläge einen Silberstreif am Horizont für das Leben – auch wenn sie angeblich alles töteten, was ihnen in den Weg kam (einschließlich der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren).
„Wir halten Einschlagereignisse für katastrophal für das Leben“, sagte Drabon. „Was diese Studie jedoch hervorhebt, ist, dass diese Auswirkungen Vorteile für das Leben gehabt hätten, insbesondere in der frühen Phase … diese Auswirkungen hätten möglicherweise tatsächlich dazu geführt, dass das Leben gedeihen konnte.“
Diese Ergebnisse stammen aus der bahnbrechenden Arbeit von Geologen wie Drabon und ihren Studenten, die in Gebirgspässe wanderten, die Sedimentnachweise früher Gesteinsbrocken enthielten, die sich in den Boden einbetteten und im Laufe der Zeit in der Erdkruste konservierten. In dünnen Gesteinsschichten verborgene chemische Signaturen helfen Drabon und ihren Schülern dabei, Beweise für Tsunamis und andere katastrophale Ereignisse zusammenzustellen.
Der Barberton Greenstone Belt in Südafrika, wo Drabon den Großteil ihrer aktuellen Arbeit konzentriert, enthält Hinweise auf mindestens acht Einschlagereignisse, darunter den S2. Sie und ihr Team planen, das Gebiet weiter zu untersuchen, um noch tiefer in die Erde und ihre durch Meteoriten verursachte Geschichte einzudringen.
Weitere Informationen:
Drabon, Nadja et al., Auswirkung eines riesigen Meteoriteneinschlags auf paläoarchäische Oberflächenumgebungen und Leben, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408721121. doi.org/10.1073/pnas.2408721121