Gasblasen, die seit etwa zwei Milliarden Jahren in Gesteinen eingeschlossen sind, könnten unsere Sicht auf eine wichtige Episode der Erdgeschichte verändern.
Ihre Zusammensetzung deutet darauf hin, dass ein im heutigen Russland beobachtetes chemisches Signal hauptsächlich durch lokale Prozesse und nicht, wie bisher angenommen, durch eine weltweite Umwälzung des Kohlenstoffkreislaufs erklärt werden könnte.
Die Forschenden untersuchten die Zaonega-Formation in Karelien im Nordwesten Russlands. Diese alten Meeresgesteine sind etwa zwei Milliarden Jahre alt. Sie bildeten sich nach dem ersten starken Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Erdatmosphäre.
Diese Gesteine weisen ein ungewöhnliches Verhältnis zwischen zwei Formen des Kohlenstoffs auf, Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-13. Solche Unterschiede können Spuren vergangener Umweltveränderungen bewahren. Ähnliche Signale wurden auch in Gabun beobachtet, was die Annahme eines planetaren Phänomens verstärkt hatte.
Die neue Studie befasste sich mit Gasen, die in winzigen Hohlräumen im Inneren der Gesteine eingeschlossen geblieben waren. Die Forschenden analysierten ihre Moleküle und Isotope. Dabei fanden sie unter anderem Methan und andere Kohlenwasserstoffe, die unter Wärmeeinwirkung entstanden waren.
Ihrem Szenario zufolge durchdrang ein Magmaaufstieg in der Tiefe die organisch-reichen Sedimente. Durch diese Hitze entstanden Kohlenwasserstoffe, darunter Methan, die anschlieĂźend zum Meeresboden aufstiegen, der zu jener Zeit dort vorhanden war. Mikroben, die dieses Methan verbrauchten, bildeten daraufhin organisches Material mit besonders wenig Kohlenstoff-13.
Die Messungen sprechen für diesen Mechanismus. Die rekonstruierten Temperaturen erreichen in der Nähe des ehemaligen Magmaaufstiegs etwa 350 °C. Rund 300 Meter höher im Gestein sinken sie allmählich auf etwa 72 °C.
Diese Abfolge geologischer und biologischer Prozesse reicht aus, um das ungewöhnliche Signal in Zaonega zu erklären. Es könnte daher hauptsächlich aus diesem Sedimentbecken stammen. Die Forschenden weisen jedoch darauf hin, dass sich der Einfluss globaler Veränderungen des Kohlenstoffkreislaufs nicht vollständig ausschließen lässt.
Diese Nuance ist wichtig, da Zaonega als Referenzgebiet für ein Ereignis namens Shunga–Francevillian dient. Dieses wurde mitunter als Spur einer weltweiten Störung interpretiert, die vor etwa zwei Milliarden Jahren auftrat. Das Team möchte diese Ergebnisse nun mit neuen Bohrkernen aus Gabun vergleichen.