Das Klima der Erdgeschichte rekonstruieren

Schon seit den 1950er-Jahren kennt die Wissenschaft Paläothermometer. Anhand der Mengenmessung der stabilen Sauerstoffisotope ¹⁶O und ¹⁸O lässt sich rekonstruieren, bei welchen Temperaturen ein Organismus – zum Beispiel eine Muschel – seine Schale aus Carbonat gebildet hat. Die Menge des jeweiligen Isotops hängt vor allem von der damaligen Wassertemperatur im Ozean ab. Das Thermometer hat allerdings Schwächen: Je nachdem, welcher Organismus das Carbonat aus dem Wasser eingebaut hat, differieren die Mengen und machen die Temperaturrekonstruktion unzuverlässig. Auch spätere Alterationsprozesse beeinflussen das Ergebnis. Für die junge Erde, also für die Zeit vor einigen Milliarden Jahren, errechnen sich sehr hohe Wassertemperaturen von bis zu 70 Grad Celsius – dies sind allerdings höchst umstrittene Ergebnisse.

Das seltene dritte Isotop

Prof. Dr. Daniel Herwartz zieht in seinem ERC-Projekt "The kinetic oxygen cycle in chemical sediments" für seine Messungen deswegen das dritte stabile Sauerstoffisotop ¹⁷O heran. Dieses Isotop ist sehr selten, und seine genaue Messung ist herausfordernd. Die kombinierte Messung aller drei Sauerstoffisotope kann dabei helfen, Fehler in den Rückschlüssen bisheriger Messungen zu erkennen und auch zu korrigieren. Darüber hinaus erhofft sich Herwartz Informationen darüber, welche Prozesse beim Einbau der Isotope in Form von Carbonaten durch verschiedene Organismen abgelaufen sind. Welche Reaktionen sind abgelaufen? Bei welchem pH-Wert? Durch theoretische Vorhersagen, Laborexperimente und den Abgleich mit empirischen Daten will er einzelne Prozesse im Detail herausarbeiten.