Magnetofossilation: Bildung und Erhalt von Magnetosomen in Sedimenten

• Antragsteller: Professor William Orsi, Ph.D., seit 5/2024
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521548970

Paläomagnetische Aufzeichnungen von Sedimenten liefern entscheidende Informationen über die Entwicklung des Erdmagnetfeldes im Laufe der Erdgeschichte und helfen, die Funktionsweise des Geodynamos zu verstehen. Um aussagekräftige Zeitreihen der geomagnetischen Feldschwankungen zu erhalten, muss das magnetische Signal während der Ablagerung nahe der Sedimentoberfläche aufgezeichnet werden. Ein noch schlecht verstandener Aspekt, der die Magnetisierungstiefe betrifft, ist die Verteilung magnetotaktischer Bakterien (MTB) im Sediment. Diese Mikroben bilden intrazelluläre Magnetit- oder Greigitkristalle, die als Magnetosomen bekannt sind. Diese können potenziell die magnetische Aufzeichnung verfälschen, je nachdem a) wie tief im Sediment sie mineralisiert werden und b) inwieweit sie über geologische Zeiträume hinweg erhalten bleiben. Diese beiden Aspekte der "Magnetofossilation" im Sediment sind mit großen Unsicherheiten behaftet, da es an direkten Beobachtungen mangelt. Unser Ziel ist es, durch zwei neue experimentelle Ansätze Erkenntnisse über diese Prozesse zu gewinnen. Wir werden metatranskriptomische und magnetische Methoden einsetzen, um die Verteilung von MTB und Indikatoren für aktive Biomineralisierung mit der Sedimenttiefe zu bestimmen und diese mit Schätzungen der Lock-in-Tiefe vergleichen. Wir werden dafür hochauflösende holozäne Sedimentsequenzen untersuchen, die reich an magnetosomalem Magnetit bzw. Greigit sind. Für zwei verschiedene Lokalitäten deuten vorläufige Ergebnisse darauf hin, dass MTB möglicherweise über lange Zeiträume hinweg überleben und weiterhin Magnetosomen im Untergrund mineralisieren. Eine Bestätigung dieser Hypothese hätte wichtige Auswirkungen darauf, wie Magnetofossilien in den Gesteinsaufzeichnungen interpretiert werden. Weiterhin werden wir kontrollierte Laborexperimente durchführen, um die Bedingungen besser zu verstehen, die zum Erhalt von Magnetosomen führen. Synthetischer Magnetit und kultivierte MTB werden dabei Bedingungen ausgesetzt werden, die die frühe Diagenese nachahmen. Die Auflösungskinetik von extrazellulärem und intrazellulärem Magnetit wird durch magnetische In-situ-Messungen bestimmt werden. Diese sollten es erlauben die Halbwertszeit von Magnetit unter anoxischen Bedingungen zu bestimmen, die für sedimentäre Umgebungen relevant sind. Unser integrierter Ansatz, der magnetische Methoden mit mikrobiologischen Techniken und chemischen Alterationsexperimenten kombiniert, hat das Potenzial, neues Licht auf den Remanenzerwerb in Sedimenten zu werfen, und könnte wichtige Auswirkungen auf die Interpretation von Magnetofossilien in den Gesteinsaufzeichnungen haben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2404: Rekonstruktion der Dynamik des tiefen Erdinnern über geologische Zeiträume (DeepDyn)
• Internationaler Bezug: Schweden
• Kooperationspartner: Professor Dr. Ian Snowball
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Sophie Roud, bis 5/2024