Hydrothermale Quellen – Kessel des Lebens










Hydrothermale Quellen – Kessel des Lebens








































Am Meeresgrund, in einer uralten und beinahe fremdartigen Umgebung, leben Organismen, die noch nie die Sonne gesehen haben. Stattdessen leben sie vom Schwefelausstoß hydrothermaler Tiefseequellen – geologischen Formationen, in denen Magma Wasser erhitzt und Wasserdampf ausstößt. Chemosynthetische Bakterien haben sich entwickelt, um diese Chemikalien zu nutzen, und gedeihen seit Milliarden von Jahren in diesen seltsamen Biomen. Einige der ältesten bekannten Fossilien solcher Mikroorganismen sind 4,2 Milliarden Jahre alt.
Dieses Exemplar ist ein geologisches Fragment einer prähistorischen hydrothermalen Tiefseequelle, die in der Kidd Creek Mine in Ontario, Kanada, geborgen wurde. Es erschien erstmals in der fünften Ausgabe des Mini Museums und wir freuen uns, es nun als Einzelexemplar in unserem Shop anbieten zu können. Das Material wurde von Glencore Canadas Kidd Operations gespendet. Wir sind Chefgeologe Peter Calloway für seine Unterstützung bei der Beschaffung dieses Exemplars zu großem Dank verpflichtet.
Sie können sich hier auch einen speziellen MM5-Pin ansehen, der dieses Material darstellt!

📸 Das Hydrothermalquellen-Exemplar in der Hand
Leben unter dem Meer
Tief unter den Meereswellen befindet sich ein uraltes Ökosystem von Tiefseelebewesen, die ohne Sonne gedeihen. Trotz Dunkelheit und hohem Druck hat vielfältiges mikrobielles Leben hier eine Heimat gefunden, die sich um den überhitzten Schwefel und andere Chemikalien dreht, die aus hydrothermalen Quellen austreten.
Diese Verbindungen sind zwar für das Leben an der Oberfläche giftig, ernähren aber chemosynthetisches Leben, das Schwefelwasserstoff statt Sonnenlicht benötigt, wie etwa Photosynthese betreibende Organismen. Obwohl uns diese Biome fast fremdartig erscheinen, ist es möglich, dass sie tatsächlich der Ursprung allen Lebens auf der Erde waren. In den ältesten Wasserquellen der Erde, die 1,6 Milliarden Jahre alt sind, wurden Bakterienkolonien gefunden. Wissenschaftler glauben, dass sie die gefährliche Sonnenstrahlung vor der Bildung der Ozonschicht überlebt haben könnten.

📸 Mittlere und kleine Proben hydrothermaler Quellen
Dieses Exemplar ist ein Fragment eines dieser Lebenskessel, ein Stück einer prähistorischen hydrothermalen Tiefseequelle aus der Kidd Creek Mine in Ontario, Kanada. Dort befindet sich ein massives Sulfiderzvorkommen, das vor 2.715.000.000 Jahren im Archaikum durch hydrothermale Quellen entstand. Die anhaltende geothermische Erwärmung erhält bis heute eine abgeschlossene Bakterienbiosphäre, die den uralten hydrothermalen Kolonien auf dem Meeresboden ähnelt, die möglicherweise das Leben auf der Erde hervorgebracht haben.
Das Material ist in zwei Größen erhältlich: klein (0,5"-1") und mittel (1"-1,5") geologische Fragmente. Das kleine Exemplar wird in einem Edelsteinglas geliefert. Beide Exemplare enthalten eine Informationskarte, die als Echtheitszertifikat dient. Alle Exemplare werden in einer schönen Riker-Box mit Glasdeckel (4x3x1") geliefert.
Dieses unglaubliche Material ist ein Portal in eine uralte und fremde Welt aus einem der ältesten Ökosysteme der Erde.

📸 Eine aktive hydrothermale Quelle aus der Expedition zur Tiefseeerkundung der Marianen im Jahr 2016. Garnelen, Krabben, Schnecken und andere Meereslebewesen versammeln sich noch heute an diesen Unterwasser-Hotspots. (Bildnachweis: NOAA)
MEHR ÜBER HYDROTHERMALE TIEFSEEQUELLEN

📸 Rohes geologisches Material aus hydrothermalen Quellen
Den Kessel des Lebens verstehen
Es gibt viele Orte auf der Erde, die wir Menschen fremdartig und gefährlich finden, doch für manche Lebensformen können selbst die extremsten Umgebungen ein Zuhause sein. Auf dem Meeresgrund quellen Säulen aus überhitztem Schwefel aus hydrothermalen Tiefseequellen und bilden winzige Ökosysteme, die perfekt an das Leben am Meeresboden angepasst sind. Diese Lebensformen haben sich so entwickelt, dass sie die elementaren Verbindungen und die aus den Quellen austretende Wärme nutzen und sich so eine ganz besondere ökologische Nische geschaffen.
Die Dunkelheit, der enorme Druck und die giftigen Verbindungen mögen für den Menschen unwirtlich sein, doch sie bieten einen idealen Lebensraum für das mikrobielle Leben, das sich rund um diese Schlote angesiedelt hat. Wie sich herausstellt, könnten sie sogar der Ursprung allen Lebens auf der Erde sein. 1924 stellte der Biochemiker Alexander Oparin die Theorie auf, dass Leben aus der Synthese von Grundstoffen wie Wasser, Ammoniak und Methan entsteht. In Kombination mit einer Energiequelle, so Oparin, begannen diese Bausteine, komplexere, sich selbst replizierende Strukturen zu bilden.

📸 Ein Diagramm des Miller-Urey-Experiments (Quelle: Wikimedia)
Testen der Theorie
Oparins Theorie war revolutionär, doch bis zum Miller-Urey-Experiment von 1952 fehlten Beweise. Im Labor stellten die Chemiker die frühe Erdatmosphäre nach und stellten fest, dass diese Aminosäuren produzieren konnte – eine Voraussetzung für Leben. Für ihr Experiment verwendeten sie zwei Kolben: eine wasserbasierte Lösung, die die Ozeane repräsentierte, und eine gasförmige Lösung, die die Atmosphäre repräsentierte und aus Wasserstoff, Methan und Ammoniak bestand. Während das Wasser kochte, gab eine Elektrode Energie ab, um Blitzeinschläge zu simulieren.
Nach einigen Tagen bildete sich in den Kolben eine kleine Ansammlung von Aminosäuren und anderen organischen Verbindungen. Obwohl diese Verbindungen an sich nicht als Leben gelten, könnten sie sich vermehren und komplexer werden, was schließlich zur Entstehung von Leben führte. In Millers und Ureys Modell lieferte ein Blitz, der in die Meeresoberfläche einschlug, die nötige Energie für die Reaktion. Dies ist jedoch nur eine Theorie. Es wurde auch vermutet, dass sich das Leben nicht auf der Meeresoberfläche, sondern kilometerweit darunter, auf dem Meeresboden, gebildet hat.
Hydrothermale Quellen sind ein möglicher Kandidat für eine Umgebung, in der die ersten einfachen Lebensformen entstanden sein könnten. Sie beherbergen bakterielles Leben wie Proteobakterien und Campylobacterota, die Chemosynthese nutzen, einen Prozess, bei dem aus den Quellen freigesetzte Verbindungen wie Schwefelwasserstoff Kohlenstoff in organisches Material umwandeln. Dieser Prozess ist völlig losgelöst von der Photosynthese und daher ein idealer Kandidat für die Entstehung des Lebens, da Sonnenlicht vor der Bildung der Ozonschicht gefährlich war.

📸 Die Mine, aus der das Exemplar stammt
Kidd Creek Mine
Dieses Exemplar ist ein geologisches Fragment aus einer uralten Tiefseequelle der Kidd Creek Mine in Ontario, Kanada. Dort befindet sich ein massives Sulfiderzvorkommen, das vor 2.715.000.000 Jahren im Archaikum durch hydrothermale Entlüftung entstand. Die anhaltende geothermische Erwärmung ermöglicht bis heute eine abgeschlossene Bakterienbiosphäre, die den uralten hydrothermalen Kolonien auf dem Meeresboden ähnelt, die möglicherweise das Leben auf der Erde hervorgebracht haben.
Die Entdeckung dieses Bioms war der erste Beweis dafür, dass solche Lebenskolonien auch unter der Erdoberfläche existieren, nicht nur in der Tiefsee. Diese Bakterien werden von der ältesten bekannten Wasserquelle der Welt, die 1,6 Milliarden Jahre alt ist, unterstützt. Die stark salzhaltige Flüssigkeit enthält Wasserstoff und Sulfat, die die winzigen Mikroben ernähren. Die Kidd Creek Mine ist ein weiterer Beweis für die extremen Bedingungen, in denen Leben auf der Erde und vielleicht sogar jenseits unseres Planeten gedeihen kann. Das Exemplar wurde von Glencore Canadas Kidd Operations gespendet. Wir sind Chefgeologe Peter Calloway für seine Unterstützung bei der Beschaffung dieses Exemplars zu großem Dank verpflichtet.
Further Reading
Bleeker, Wouter, et al. „Hochpräzise U-Pb-Geochronologie der Kidd-Creek-Lagerstätte und des Kidd-Vulkankomplexes aus dem späten Archaikum.“ Die riesige vulkanogene Massivsulfidlagerstätte Kidd Creek, Westliche Abitibi-Subprovinz, Kanada, 1999, S. 43–69, https://doi.org/10.5382/mono.10.03.
DeWolfe YM, Gibson HL, Richardson D. „3D-Rekonstruktion vulkanischer und erzbildender Umgebungen eines riesigen VMS-Systems: Eine Fallstudie aus der Kidd Creek Mine, Kanada.“ Ore Geology Reviews. 2018;101:532-555. doi:10.1016/j.oregeorev.2018.07.008
Běhounková, M., Tobie, G., Choblet, G., Kervazo, M., Melwani Daswani, M., Dumoulin, C., & Vance, SD (2021). Gezeitenbedingte magmatische Pulse auf dem Ozeanboden des Jupitermondes Europa. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL090077. https://doi.org/10.1029/2020GL090077
Fry, Iris. Die Entstehung des Lebens auf der Erde: Ein historischer und wissenschaftlicher Überblick. Ruthers University Press, 2000.
Lollar, Garnet S., et al. „‚Folge dem Wasser‘: Hydrogeochemische Einschränkungen bei mikrobiellen Untersuchungen 2,4 km unter der Oberfläche im Kidd Creek Deep Fluid and Deep Life Observatory.“ Geomikrobiologie Journal 36.10 (2019): 859-872.