Die Erde im Archaikum - Kopplung zwischen Geodynamik und 3D Klimamodellierung

• Antragstellerin: Dr. Ludmila Carone
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404675609

Das Archaikum (3.8 - 2.5 Ga) ist ein geologisches Zeitalter, das große Umwälzungen in der Entwicklung der habitablen Erde mit sich brachte. Die Atmosphäre veränderte sich drastisch: Um das Paradoxon der schwachen jungen Sonne am Beginn des Archaikums zu erklären, braucht es große Mengen an Treibhausgas. Am Ende enthielt die Atmosphäre etwa das heutige Niveau an Treibhausgas und begann freien Sauerstoff anzusammeln. Desweiteren änderte sich die Geologie drastisch: Plattentektonik setzte warscheinlich während des Archaikums ein und beinflußte Atmosphärenzusammensetzung durch einen frühen Kohlenstoff-Zyklus. Die erste kontinentale Kruste, die bis heute überdauert hat, entstand und wuchs während des Archaikums. Die freigelegte Kontinentalkruste beeinflusste Atmosphärenzusammensetzung z.B. indem es eine Senke für Kohlendioxid und Sauerstoff durch Verwitterungsprozesse darstellte. Wir werden in diesem Projekt erstmals ein 3D/1D Klima- und ein 2D Mantelkonvektions-Modell nach dem neusten Stand der Technik koppeln, um Eigenschaften der Atmosphäre (Ausmaß und Zusammensetzung), Oberflächentemperaturen und verschiedene Einsetz-Zeiten für Plattentektonik während des Archaikums zu untersuchen. Wir werden das Paradoxon der jungen schwachen Sonne und die gekoppelte Entwicklung der archaischen Atmosphäre und Geodynamik vom frühen bis späten Archaikum untersuchen und dabei neuen Kontext für die Interpretation geologischer und geochemischer Daten liefern. Das Modell wird rigorose und physikalisch motivierte Randbedingungen beinhalten, die aus geologischen und geochemischen Belegen für Ausgasungs-Raten, Ozeantemperaturen, archaische Atmosphärenzusammensetzung, Beginn der Plattentektonik und Kontinentalwachstum während des Archaikums durch Kollaboration im Projekt "Building a Habitable Earth" gewonnen wurden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Lena Noack