Thomas Gold interessierte sich erstmals in den 1950er Jahren für die Entstehung von Erdöl und stellte eine Theorie zur abiogenen Bildung fossiler Brennstoffe auf. Gold führte ausführliche Diskussionen zu diesem Thema mit Fred Hoyle , der sogar ein Kapitel über „Golds Porentheorie“ in sein 1955 erschienenes Buch „Frontiers in Astronomy“ aufnahm .
Während russische Wissenschaftler schon lange an der Aufklärung möglicher abiogener Ursprünge von Erdöl arbeiteten [ 45 ] , verhinderte der Kalte Krieg die Veröffentlichung ihrer Arbeiten bis in die 1990er Jahre.
- So wurde Thomas Gold in
den Vereinigten Staaten die Idee zugeschrieben, nachdem ihn die
aktuellen Ereignisse im Juni 1977 dazu veranlassten, einen
Meinungsbeitrag mit dem Titel „Die Ursprünge von Öl und Gas neu denken“ im Wall Street Journal zu veröffentlichen [46].
- Die Erforschung und Fotografie einer Tiefsee-Hydrothermalquelle zeigte eine hohe Dichte an Lebewesen, die sich von chemischer Energie ernähren.
- Zu den sesshaften Organismen, die auf die Ausflüsse der Quelle angewiesen waren, gehörten Albinomuscheln und Röhrenwürmer, die größer waren als je zuvor in marinen Oberflächenökosystemen beobachtet worden waren.
- Am erstaunlichsten war, dass solche Ökosysteme auf mikrobiellem Leben basierten, das ausschließlich auf chemosynthetischen und nicht auf photosynthetischen Methoden zur Energiegewinnung und zum Aufbau lebender Zellen beruhte.
Der Wissenschaftskommunikator Paul Davies erklärte Golds Theorie folgendermaßen:
- „Man geht gemeinhin davon aus, dass Erdöl und Kohle Überreste uralten Oberflächenlebens sind, die vergraben und extremen Temperaturen und Drücken ausgesetzt wurden.
- Gold hingegen behauptet, dass diese Ablagerungen keine fossilen Brennstoffe im herkömmlichen Sinne sind, sondern Produkte primordialer (ursprünglicher) Kohlenwasserstoffe aus der Zeit der Erdentstehung.
- Er argumentiert, dass die flüchtigen Gase über Äonen hinweg durch Risse in der Erdkruste zur Oberfläche wandern und entweder als Methan in die Atmosphäre entweichen, in unterirdischen Gasfeldern eingeschlossen werden oder durch die Vermischung mit Wasserstoff zu Erdöl, Teer oder kohlenstoffhaltigem Material wie Kohle werden.“ [ 48 ]
Was die Allgegenwart abiotischer Kohlenwasserstoffe im Sonnensystem betrifft , wurde Gold in einem Porträt in der Washington Post aus dem Jahr 1999 mit den Worten zitiert: „Es erschien mir immer absurd, Erdölkohlenwasserstoffe auf anderen Planeten zu sehen, wo es offensichtlich nie Vegetation gab, obwohl wir darauf bestehen, dass sie auf der Erde biologischen Ursprungs sein müssen.“
1.) Erdbeben durch aufsteigendes Methan
Nachdem Gold die theoretischen Grundlagen seiner abiogenen Erdölhypothese gelegt hatte, begann er, sich eingehend mit empirischen Belegen auseinanderzusetzen, die diese stützen könnten. Zunächst arbeitete er mit seinem ehemaligen Doktoranden Steven Soter von der Cornell University zusammen .
- Soter
hatte 1971 in Astronomie promoviert und kurz zuvor eine weitere
Zusammenarbeit an der Cornell University abgeschlossen: die Arbeit mit Carl Sagan an der Fernsehserie „ Cosmos: Eine persönliche Reise“ .
- Gold und Soter untersuchten gemeinsam die bekannten und unbekannten Aspekte von Erdbeben im Hinblick auf einen möglichen Zusammenhang mit dem plötzlichen Austritt großer Methangasmengen oder deren regelmäßiges gleichzeitiges Auftreten.
- Das Ergebnis war eine Reihe von Veröffentlichungen [ 49 ] , darunter zwei mit dem Wort „Erdbeben“ im Titel: „North Sea-quakes“ ( New Scientist 1979) [ 50 ] und „Fluid Ascent through the Solid Lithosphere and its Relation to Earthquakes“ ( Pure and Applied Geophysics 1985) [ 51 ] .
- Ihr 1980 in Scientific American erschienener Artikel trug den Titel „The Deep-Earth-Gas Hypothesis“
(Die Tiefengashypothese) und präsentierte deren Erklärungskraft als
„einheitliche Grundlage zur Erklärung einer Reihe ansonsten recht
rätselhafter Phänomene, die entweder Erdbeben ankündigen oder diese
begleiten“ [ 52 ] .
Dennoch
warnten sie: „Die Probenahme solcher Gase steht erst am Anfang, und die
Daten erlauben noch keine sicheren Schlussfolgerungen.“ [ 52 ] Zu den rätselhaften Phänomenen im Zusammenhang mit Erdbeben gehören:
- „Aus dem Boden schießende Flammen, Erdbebenlichter ,
heftiges Blubbern in Gewässern, schwefelhaltige Luft und das seltsame
Verhalten von Tieren, laute Explosions- und Zischgeräusche sowie
sichtbare Wellen, die sich langsam über Schwemmland ausbreiten.“ [ 52 ]
- Sie erstellten eine Weltkarte, auf der die wichtigsten Erdölfördergebiete und Gebiete mit historischer seismischer Aktivität dargestellt sind. Mehrere erdölreiche Regionen, wie Alaska, Texas, die Karibik, Mexiko, Venezuela, der Persische Golf, der Ural, Sibirien und Südostasien, liegen demnach auf bedeutenden Erdbebenzonen.
Gold und Soter vermuteten, dass diese Zonen die Aufwärtswanderung von Gasen aus der Tiefe erklären könnten. [ 52 ] [ 49 ]
- „Tatsächlich weisen Erdöl- und Erdgasfelder einen deutlichen Zusammenhang mit solchen erdbebengefährdeten Regionen auf.
- Dieser Zusammenhang legt nahe, dass die tiefen Verwerfungen einen Kanal für den kontinuierlichen Zustrom von nichtbiologischem Methan aus der Tiefe bilden könnten.
- Darüber hinaus könnte die Aufwärtswanderung von Methan und anderen Gasen in Verwerfungszonen zur Auslösung von Erdbeben beitragen.“ [ 52 ]
Gold wies zudem auf den reichlichen Heliumgehalt in Öl- und Gasreserven als Beweis für eine „tiefe Quelle der Kohlenwasserstoffe“ hin. [ 53 ]
- Darüber hinaus produzierten einige Ölreserven, die als erschöpft galten, plötzlich riesige Mengen Rohöl. [ 54 ] Daraus schloss Gold, dass die Erde über einen nahezu unerschöpflichen Vorrat an fossilen Brennstoffen verfügen könnte – er vermutete sogar „Gasvorräte für mindestens 500 Millionen Jahre“. [ 55 ] [ 56 ]
2.) Die Heliumanomalie
In späteren Veröffentlichungen betonte Gold, dass die immensen Mengen an Heliumgas , die bei der kommerziellen Erdölförderung an einigen Standorten aufsteigen, an sich schon ein Beweis dafür seien, dass seit der Entstehung des Sonnensystems und der Verschmelzung kosmischer Trümmer mit der Erde tatsächlich erhebliche Mengen an leichten Gasen in der Tiefe erhalten geblieben sind.
In seinem 1998 erschienenen Buch schloss Gold das vierte Kapitel „Beweise für Tiefseegas“ mit einem Abschnitt über die „Assoziation von Helium mit Kohlenwasserstoffen“. [ 57 ]
3.) Ein Test: Tiefbohren in Granit
Gold begann 1986 mit der Erprobung seiner Theorie der abiogenen Erdölentstehung.
- Dort befand sich ein großer Meteoritenkrater , der „Kanäle tief genug geöffnet haben soll, damit Methan aufsteigen und sich in der Deckschicht nur wenige Kilometer unter der Oberfläche ablagern konnte“. [ 58 ] [ 59 ] Er schätzte, dass die Spalten in der Nähe des Siljansees fast 40 Kilometer tief in die Erde reichten. [ 60 ]
1987 verschwanden etwa 900 Barrel (140 m³ ) Bohröl in fast 6.100 m Tiefe , was Gold zu der Annahme veranlasste , dass das Öl in ein Methanreservoir gefallen war. [ 61 ]
- Kurz darauf förderte das Team fast 100 Liter schwarzen, öligen Schlamm an die Oberfläche. Gold behauptete, der Schlamm enthalte sowohl Öl als auch Überreste von Archaeen .
- Er argumentierte, dies deute darauf hin, dass „in tieferen Erdschichten, als wir bisher wussten, eine enorme Vielfalt an Leben und Biologie existiert“ und dass diese Erkenntnisse „das gängige Argument widerlegen würden, dass Ölreserven, da Öl biologische Moleküle enthält, zwangsläufig aus biologischem Material stammen müssen“.
Die Bekanntgabe von Golds Ergebnissen rief gemischte Reaktionen hervor, von „wütender Ungläubigkeit“ bis hin zu „tiefer Skepsis“. [ 62 ]
- Kritiker
wiesen auch Golds Fund von Archaeen zurück und erklärten: „Da
Mikroorganismen in dieser Tiefe nicht überleben können, beweisen die
Bakterien, dass die Bohrung von der Oberfläche her verunreinigt wurde.“ [ 63 ]
- Der Geochemiker Paul Philp analysierte den Schlamm und kam zu dem Schluss, dass er die Schlammproben nicht von Ölaustritten in oberflächennahen Sedimentgesteinen unterscheiden konnte . Er folgerte, dass das Öl aus dem Schiefer in den tiefer liegenden Granit gewandert war. [ 64 ]
Gold widersprach Philps Befund und glaubte, dass das Öl und Gas genauso gut an die Oberfläche gelangt sein könnten:
- „Sie behaupten, das Öl und Gas, das wir dort unten gefunden haben, stamme aus den anderthalb Metern Sedimenten an der Oberfläche – es sei sechs Kilometer tief in den Granit gesickert.
- Das ist doch völlig absurd: Stellen Sie sich vor, Sie sitzen da mit anderthalb Metern Erde und sechs Kilometern dichtem Granitgestein darunter, und das dort oben produzierte Methan ist anstelle von Wasser bis ganz nach unten gekrochen. Absoluter Unsinn.“ [ 63 ]
- Angesichts der Kontroverse um den Bohrschlamm
und die mögliche Verunreinigung des Bohrguts gab Gold das Projekt in
Gravberg-1 auf, bezeichnete es als „komplettes Fiasko“ und überarbeitete das Experiment, indem er sein ölbasiertes Bohrschmiermittel durch ein wasserbasiertes ersetzte. [ 63 ]
Die Bohrung stieß im Frühjahr 1989 auf Öl, förderte aber nur etwa 80 Barrel (13 m³ ) .
- Gold erklärte: „Die Fördermenge war zu gering, um das Öl zu verkaufen, aber es zeigte, dass dort unten Öl vorhanden war.“ Anschließend traten technische Probleme auf, und die Bohrung wurde in einer Tiefe von 6,8 Kilometern gestoppt.
- Das
Bohrloch wurde verschlossen, aber ein zweites Bohrloch wurde eröffnet,
um näher am Zentrum des Einschlagrings zu bohren, wo noch weniger Sedimentgestein vorhanden war . Im Oktober 1991 stieß die Bohrung in einer Tiefe von 3,8 Kilometern auf Öl, doch viele Skeptiker blieben von den Erfolgsaussichten des Standorts nicht überzeugt. [ 60 ] [ 65 ]
- Der Geologe John R. Castaño kam zu dem Schluss, dass es nicht genügend Beweise
dafür gebe, dass der Erdmantel die Kohlenwasserstoffquelle sei, und
dass es unwahrscheinlich sei, dass das Siljan-Feld als kommerzielles
Gasfeld genutzt werden könne. [ 66 ]
- Eine
Studie aus dem Jahr 2019 über Gase und sekundäre Karbonatminerale
zeigte, dass in der Tiefe des Kraterspaltsystems über einen längeren
Zeitraum (mindestens 80 Millionen Jahre) mikrobielle Methanogenese in
situ stattgefunden hat und dass ein deutlicher räumlicher Zusammenhang
mit austretenden Ölen oberflächlichen sedimentären Ursprungs besteht, [ 67 ] was im Widerspruch zu Golds Theorien über die Migration von abiotischem Gas in die Tiefe steht.
Golds spätere Ansichten zu den Bohrergebnissen finden sich in Kapitel 6, „Das Siljan-Experiment“, seines Buches von 1998. [ 57 ]
- Ein weiterer Abschnitt des Buches mit dem Titel „Die Auftriebstheorie der Kohlebildung“ präsentiert ein weiteres Argument für das abiogene Modell, das er in einer früheren Arbeit nicht angeführt hatte. Ebenso führt er Argumente zur Entstehung von Diamanten an und argumentiert, dass mikrobielle Prozesse die Ursache für Mineralkonzentrationen in der Tiefe sind. [ 57 ]
4.) Streit fast vergessen
Im Jahr 1996 wurde in der Fachzeitschrift Social Studies of Science ein Artikel mit dem Titel „Was war zuerst da, das Fossil oder der Brennstoff?“ veröffentlicht. [ 63 ] Der Autor kam zu dem Schluss:
- Ab Ende der 1970er Jahre belebte Gold die „abiogenetische“ Theorie wieder, die besagt, dass Kohlenwasserstoffe ursprünglichen Ursprungs sind und nicht Überreste zerfallener Organismen.
- Indem er den zentralen Grundsatz der Erdölgeologie in Frage stellte, löste Gold eine heftige wissenschaftliche Kontroverse aus.
- Beide
Seiten bedienten sich neuartiger rhetorischer Strategien, um Interessen
zu unterstellen, Expertise anzuzweifeln, Verbündete aus Randdisziplinen
zu gewinnen und den Anspruch auf wissenschaftliche Methodik zu erheben;
und beiden gelang es, plausible Interpretationen der verfügbaren Daten
zu entwickeln.
Der
Autor berichtete, dass selbst die Ergebnisse der Siljan-Bohrungen nicht
ausreichten, um den langjährigen Streit über den Ursprung der
Erdölvorkommen endgültig beizulegen, obwohl Golds Hypothese nur von
einer sehr kleinen Minderheit favorisiert wird. [ 63 ]
- Auch im Jahr 2024 war „ fossile Brennstoffe “ noch immer die gängigste Bezeichnung für Erdölressourcen, sowohl in der Wissenschaft als auch außerhalb.
- Diese Terminologie umfasste auch die Kommunikation des 21. Jahrhunderts über die Ursachen des anthropogenen Klimawandels und die vorgeschlagenen Lösungsansätze für die Krise, wie beispielsweise den IPCC- Bericht von 2023 mit dem Titel „Climate Change 2023 Synthesis Report: Summary for Policymakers“. [ 68 ]
- Insgesamt
war die Kritik an Golds abiogenetischer Theorie in den Fachbereichen
Geobiologie und Erdölgeologie zwar heftig, aber nicht gänzlich. Der
Streit wurde eher beiseitegeschoben und vergessen als beigelegt. [ 69 ]
Ob Golds Beschreibung bestimmter chemosynthetischer Mikroben tatsächlich aktiv und allgegenwärtig ist, darüber hinaus haben sich die etablierten Experten seiner Auffassung angeschlossen. (Siehe nächster Abschnitt.)
5.) Theorie der „tiefen heißen Biosphäre“
In einer 1992 veröffentlichten Arbeit mit dem Titel „Die tiefe, heiße Biosphäre“ [ 70 ] vermutete Gold erstmals, dass mikrobielles Leben in der Porosität der Erdkruste bis in Tiefen von mehreren Kilometern weit verbreitet ist, wo steigende Temperaturen schließlich eine Grenze setzen.
- Das Leben im Untergrund bezieht seine Energie nicht aus Photosynthese, sondern aus chemischen Quellen in Fluiden, die durch die Kruste nach oben wandern. Die Masse der tiefen Biosphäre könnte mit der der Oberflächenbiosphäre vergleichbar sein.
- Unterirdisches Leben könnte auch auf anderen Himmelskörpern im Sonnensystem und im gesamten Universum weit verbreitet sein, sogar auf Welten ohne andere Sterne.
Ein 1993 in der New York Times veröffentlichter Artikel des Journalisten William Broad mit dem Titel „Seltsame neue Mikroben deuten auf eine riesige unterirdische Welt hin“ machte Golds These öffentlich bekannt. [ 71 ]
- Der Artikel begann mit den Worten: „Neue Formen mikrobiellen Lebens werden in solcher Fülle tief im Erdinneren entdeckt, dass einige Wissenschaftler vermuten, der Planet besitze eine verborgene Biosphäre, die sich kilometerweit in die Tiefe erstreckt und deren Gesamtmasse der gesamten oberirdischen Lebensmasse gleichkommen oder diese sogar übertreffen könnte.
- Sollte eine solche Tiefenbiosphäre existieren, so die Wissenschaftler, würde ihre Entdeckung Lehrbücher umschreiben und neue Erkenntnisse über das Geheimnis des Ursprungs des Lebens liefern.
Selbst Skeptiker halten die These für faszinierend genug, um neue
Forschungen der unterirdischen Welt zu rechtfertigen.“ [ 71 ]
Der Artikel von 1993 beschreibt auch, wie Golds These die Möglichkeiten der Astrobiologie- Forschung erweitert:
- „Dr. Thomas Gold, ein Astrophysiker der Cornell University, bekannt für seine kühnen Theorien, spekulierte, dass unterirdisches Leben im Kosmos weit verbreitet sein könnte, verborgen unter den Oberflächen von Planeten und Monden und durch geologische Prozesse mit Energie versorgt, ohne die wärmende Strahlung naher Sterne zu benötigen.
- Er schrieb letztes Jahr in den Proceedings of the National Academy of Sciences, dass das Sonnensystem mindestens zehn tiefe Biosphären beherbergen könnte. ‚Solches Leben könnte im Universum weit verbreitet
sein‘, sagte er, ‚da planetenähnliche Körper mit ähnlichen
Untergrundbedingungen als Einzelobjekte im Weltraum sowie in anderen
sonnenähnlichen Systemen häufig vorkommen könnten.‘“ [ 71 ]
Gold veröffentlichte 1999 auch ein Buch mit dem gleichen Titel, „ The Deep Hot Biosphere “ [ 72 ] , in dem er die Argumente seiner Arbeit von 1992 erweiterte und Spekulationen über den Ursprung des Lebens und den horizontalen Gentransfer einbezog .
- Laut Gold ist das Vorhandensein biologischer Rückstände in Kohlenwasserstoffen auf Bakterien zurückzuführen, die sich vom Öl ernähren , wodurch eine biogene Theorie für deren Entstehung überflüssig wird.
- Die unterirdischen Kohlenwasserstoffströme könnten
auch Anomalien in der Konzentration anderer Mineralvorkommen erklären.
Kurz gesagt, sagte Gold über den Ursprung natürlicher Kohlenwasserstoffe
(Erdöl und Erdgas): Kohlenwasserstoffe sind nicht von der Geologie umgeformte Biologie (wie die traditionelle Ansicht besagt), sondern vielmehr von der Biologie umgeformte Geologie . [ 73 ]
Freeman Dyson schrieb das Vorwort zu Golds Buch von 1999, in dem er schlussfolgerte: „Golds Theorien sind stets originell, stets wichtig, meist kontrovers – und meist richtig.
- Ich
bin aufgrund meiner fünfzigjährigen Freundschaft und Zusammenarbeit mit
Gold überzeugt, dass die Theorie der tiefen heißen Biosphäre all dies
trifft: originell, wichtig, kontrovers – und richtig.“ [ 72 ] (Dyson
hielt auch eine Trauerrede bei Golds Gedenkfeier; ein Ausschnitt
daraus, der sich auf die Theorie der tiefen heißen Biosphäre bezieht,
ist auf YouTube zu finden.) [ 74 ]
Nach Golds Tod erweiterten und veränderten wissenschaftliche Entdeckungen das Verständnis der tiefen, heißen Biosphäre hin zu dem, was heute allgemein als Tiefenbiosphäre bezeichnet wird.
Ein retrospektiver Artikel, der in derselben Zeitschrift wie Golds Veröffentlichung von 1992 erschien, präsentierte die Stoffwechsel- und Genanalysen von Lebensformen in der Tiefe, die durch Golds Arbeit angestoßen wurden. Unter dem Titel „Die tiefe, heiße Biosphäre: Fünfundzwanzig Jahre Rückblick“ [ 69 ] kommen die Autoren zu dem Schluss:
- Die bahnbrechenden Ideen von Thomas Gold inspirierten eine ganze Generation von Geobiologen, die Möglichkeiten unterirdischen Lebens genauer zu erforschen, was zu Hunderten von einschlägigen Veröffentlichungen führte. …
- Tiefe Kohlenwasserstoffvorkommen auf dem Mars , Titan und anderen Himmelskörpern könnten Leben beherbergen, das dem in der Erdkruste ähnelt.
- Die Techniken, die zur Erforschung und zum besseren Verständnis tiefer, heißer Biosphären auf der Erde eingesetzt werden, könnten dann auch zur robotischen Erkundung von Zielen im Weltraum genutzt werden, wenn wir in das nächste Jahrhundert wissenschaftlicher Entdeckungen eintreten.
- Der technologische Fortschritt schreitet so rasant voran, dass sich Golds Theorie der tiefen, heißen Biosphäre möglicherweise nicht nur als wahr, sondern als weit verbreitet im gesamten Universum erweist. [ 69 ]
Ein von Gold in seinem 1999 erschienenen Buch geprägter Begriff ist bis heute relevant [ 75 ] und erinnert an den von ihm befürworteten Paradigmenwechsel [ 69 ] .
- Es handelt sich um den Begriff „ Oberflächenchauvinismus “. Gold schrieb: „Rückblickend ist es nicht schwer zu verstehen, warum die Wissenschaft typischerweise nur nach oberflächlichem Leben im All gesucht hat. Wissenschaftler wurden durch eine Art ‚Oberflächenchauvinismus‘ behindert.“ [ 72 ]
- Im Jahr 2024 startete die NASA mit Europa Clipper die
erste Raumsonde , um zu untersuchen und Proben zu sammeln, ob einer der
Monde eines äußeren Planeten, den Gold als potenziellen Ort für tiefes
Leben genannt hatte ( Europa , ein Jupitermond ) , tatsächlich die physikalischen und chemischen Bedingungen für kohlenstoffbasiertes Leben bietet. [ 76 ]