Forscher entdecken im ältesten Grundwasser der Erde die Krafterzeuger des Lebens

Forscher entdecken im ältesten Grundwasser der Erde die Krafterzeuger des Lebens

Der Forscher Oliver Warr sammelt Proben in Moab Khotsong, Südafrika. Bildnachweis: Oliver Warr

Ein internationales Forscherteam hat 1,2 Milliarden Jahre altes Grundwasser tief in einer Gold- und Uran produzierenden Mine in Moab Khotsong, Südafrika, entdeckt und mehr Licht darauf geworfen, wie das Leben unter der Erdoberfläche erhalten bleibt und wie es gedeihen kann andere Planeten.

Die Ergebnisse wurden Anfang dieser Woche in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.

„Zum ersten Mal haben wir einen Einblick, wie Energie, die tief im Untergrund der Erde gespeichert ist, im Laufe der Zeit freigesetzt und breiter durch ihre Kruste verteilt werden kann“, sagt Oliver Warr, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Earth Sciences der University of Toronto und Hauptautor der Studie. „Betrachten Sie es als eine Büchse der Pandora Helium-und wasserstoffproduzierende Energie, eine, die wir lernen können, wie wir sie zum Wohle der tiefen Biosphäre auf globaler Ebene nutzen können.”

„Vor zehn Jahren haben wir Milliarden Jahre alt entdeckt Grundwasser von unterhalb des Kanadischen Schildes – das war anscheinend erst der Anfang“, sagt Barbara Sherwood Lollar, Professorin am Department of Earth Sciences an der University of Toronto und korrespondierende Autorin. „Jetzt, 2,9 km unter der Erdoberfläche in Moab Khotsong, Wir haben festgestellt, dass die extremen Außenposten der Welt Wasserkreislauf sind weiter verbreitet als gedacht.”

Uran und andere radioaktive Elemente kommen natürlicherweise im umgebenden Wirtsgestein vor, das Mineral- und Erzvorkommen enthält. Diese Elemente enthalten neue Informationen über die Rolle des Grundwassers als Energiegenerator für chemolithotrophe (oder felsfressende) Gruppen von Mikroorganismen, die zuvor im tiefen Untergrund der Erde entdeckt wurden. Wenn Elemente wie Uran, Thorium und Kalium im Untergrund zerfallen, werden die resultierenden Alpha-, Beta- und Gammastrahlung hat Welleneffekte, die sogenannte radiogene Reaktionen in den umgebenden Gesteinen und Flüssigkeiten auslösen.

Bei Moab Khotsong fanden die Forscher große Mengen an radiogenem Helium, Neon, Argon und Xenon und eine beispiellose Entdeckung eines Isotops von Krypton – ein nie zuvor gesehener Tracer dieser mächtigen Reaktionsgeschichte. Die Strahlung bricht auch Wassermoleküle in einem als Radiolyse bezeichneten Prozess auseinander und erzeugt große Konzentrationen von Wasserstoff, einer wesentlichen Energiequelle für unterirdische mikrobielle Gemeinschaften tief in der Erde, die keinen Zugang zu Sonnenenergie für die Photosynthese haben.

Aufgrund ihrer extrem geringen Massen sind Helium und Neon einzigartig wertvoll, um Transportpotenziale zu identifizieren und zu quantifizieren. Während die extrem geringe Porosität des kristallinen Grundgesteins, in dem diese Gewässer gefunden werden, dazu führt, dass das Grundwasser selbst weitgehend isoliert ist und sich selten vermischt, was auf sein 1,2-Milliarden-Jahre-Alter zurückzuführen ist, kann dennoch eine Diffusion stattfinden.

Forscher entdecken im ältesten Grundwasser der Erde die Krafterzeuger des Lebens

Der Forscher Oliver Warr sammelt Proben in Moab Khotsong, Südafrika. Bildnachweis: Oliver Warr

„Feste Materialien wie Kunststoff, Edelstahl und sogar fester Fels werden schließlich von diffundierendem Helium durchdrungen, ähnlich wie beim Entleeren eines mit Helium gefüllten Ballons”, sagt Warr. “Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Diffusion einen Weg für 75 bis 82 Prozent des ursprünglich durch die radiogenen Reaktionen erzeugten Heliums und Neons geschaffen hat durch die darüber liegende Kruste transportiert.”

Die Forscher betonen, dass die neuen Erkenntnisse der Studie darüber, wie viel Helium aus der Tiefe der Erde nach oben diffundiert, ein entscheidender Schritt nach vorne sind, da die globalen Heliumreserven zur Neige gehen und der Übergang zu nachhaltigeren Ressourcen an Fahrt gewinnt.

“Menschen sind nicht die einzigen Lebensformen, die auf die Energieressourcen des tiefen Untergrunds der Erde angewiesen sind”, sagt Warr. „Da bei den radiogenen Reaktionen sowohl Helium als auch Wasserstoff entstehen, können wir Heliumvorräte und -transport nicht nur lernen, sondern auch berechnen Wasserstoff Energiefluss aus der Tiefe der Erde, der unterirdische Mikroben auf globaler Ebene erhalten kann.

Warr merkt an, dass diese Berechnungen von entscheidender Bedeutung sind, um zu verstehen, wie das Leben unter der Oberfläche auf der Erde erhalten bleibt und welche Energie durch radiogene Energie auf anderen Planeten und Monden im Sonnensystem und darüber hinaus verfügbar sein könnte, und informiert über bevorstehende Missionen zum Mars, Titan, Enceladus und Europa.

Weitere Co-Autoren der Veröffentlichung sind CJ Ballentine von der University of Oxford sowie Forscher der Princeton University und des New Mexico Institute of Mining and Technology.


Uraltes Helium, das aus dem Kern austritt, bietet Hinweise auf die Entstehung der Erde


Mehr Informationen:
O. Warr et al., 86Kr-Überschuss und andere Edelgase identifizieren ein Milliarden Jahre altes radiogen angereichertes Grundwassersystem, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31412-2

Zur Verfügung gestellt von
Universität von Toronto


Zitieren: Forscher entdecken Lebenskraftgeneratoren im ältesten Grundwasser der Erde (2022, 5. Juli), abgerufen am 5. Juli 2022 von https://phys.org/news/2022-07-uncover-life-power-earth-oldest.html

Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Abgesehen von einem fairen Handel zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient nur zu Informationszwecken.

Leave a Comment

Your email address will not be published.