Vor 56 Millionen Jahren, am Übergang vom Paläozän zum Eozän, schwenkte das Erdklima in eine besonders warme Phase ein. Die Temperaturen dürften damals um fünf bis acht Grad angestiegen sein, was auf die Tierwelt nicht ohne Folgen blieb – zu einem derart katastrophalen Massenaussterben wie erst zehn Millionen Jahre zuvor kam es jedoch nicht.

Dieser Wandel spiegelt sich in den magnetischen Überresten wider, die unbekannte Bakterien in Sedimenten aus jener Zeit hinterlassen haben. Forscher aus Österreich und den USA haben nun eine Methode entwickelt, mit der diese nadelförmigen Kristalle aus magnetischem Eisenoxid (Magnetit) viel einfacher und genauer als bisher untersucht und damit die Folgen von raschen Klimaschwankungen in der Erdgeschichte besser erforscht werden können. Sie stellten die Methode im Fachjournal PNAS vor.

Neue Technik

Bisher mussten für solche Untersuchungen die winzigen Eisenoxid-Teilchen aufwändig aus den Sedimenten herausgearbeitet und in Elektronenmikroskopen untersucht werden. "Allein ihre Konzentration ist äußerst gering: Auf eine Million Sediment-Teilchen kommt nur ein Eisenoxid-Teilchen", erklärt der Geomagnetik-Experte Ramon Egli von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien.

Gemeinsam mit US-Kollegen hat Eglis Team nun eine neue Analysetechnik entwickelt, die wesentlich einfacher als das bisherige Verfahren ist, und dazu auch noch genauer. "Mit der neuen Methode können wir – ohne die Sedimentproben zerstören zu müssen – Kristalle mit einer Größe von weniger als einem Tausendstel Millimeter genau analysieren", so Egli.

Dazu wird die gesamte Sedimentprobe in ein hochpräzises Magnetometer geschoben und in 400 bis 600 Durchgängen untersucht. Die enthaltenen Mineralien verursachen dabei eine Art magnetischen Fingerabdruck. So lassen sich Eisenoxid-Teilchen mit unterschiedlichem Ursprung exakt unterscheiden.

Winzige Zeitzeugen

Bei der Entwicklung der neuen Methode haben die Forscher unter anderem mit Sedimenten von der Küste des US-Bundesstaates New Jersey gearbeitet. Sie konnten dabei einwandfrei die magnetischen Reste von Bakterien nachweisen, die vor 56 Millionen Jahren entstanden sind. Die Wissenschafter vermuten, dass die plötzliche Entstehung dieser Bakterien mit Sauerstoffmangel in seichten Küstengebieten zu tun hatte.

Zu dieser Zeit hatte sich das Erdklima in weniger als 5.000 Jahren um fünf bis acht Grad erwärmt. Die Ursache dafür ist unklar, könnte aber mit einer massiven Zunahme an Kohlenstoff in der Atmosphäre zu tun haben. Die Erwärmung verursachte eine Versauerung der Ozeane, das Aussterben von einigen terrestrischen Säugetieren, die Entwicklung von sehr großen Insekten und Reptilien sowie extreme Wetterereignisse wie Überschwemmungen und Flächenbrände. (APA, red, 14. 2. 2021)