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Schnellstart des Lebens?

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 21.10.2015 13:50

Von der frühesten Phase der Erde sind nicht mehr als Kristallkörner aus Zirkon geblieben. Seit rund 15 Jahren verfügen die Geowissenschaftler über Methoden, den Winzlingen ihre Informationen über die ersten 600 Millionen Jahre unseres Planeten zu entreissen, und diese Forschungen haben das Bild der frühen Erde stark verändert. Jetzt wird in den Abhandlungen der US-Akademie der Wissenschaften (PNAS) ein Zirkon vorgestellt, in dem Kohlenstoff mit möglichen Lebensspuren eingeschlossen ist.

Der 0,6 Millimeter große Zirkon-Kristall mit Karboneinschlüsse. (Bild: Stanford/UCLA)Ein einzelnes Mineralkorn mit gerade einmal 0,6 Millimeter Länge - mehr konnte Elizabeth Bell von der Universität von Kalifornien in Los Angeles nach langer und mühseliger Sichtung von mehr als 10.000 Kristallen vorweisen. Doch dieser Zirkon-Winzling hat es wirklich in sich. In mikroskopisch kleinen Einschlüssen hat die Nachwuchsforscherin am Institut für Erd-, Planeten- und Weltraumwissenschaften Kohlenstoff in Graphitform gefunden, der einen für Leben ganz typischen hohen Anteil des leichten Kohlenstoffisotops C-12 enthält. Der Zirkon selbst wurde auf ein Alter von rund 4,1 Milliarden Jahre datiert und schließt den Kohlenstoff vollkommen und ohne jeden Riss ein. Aus den Befunden drängt sich der Schluss auf, dass der uralte Kristall gleichermaßen uralte Lebensspuren einschließt. Er würde die bisher ältesten Lebensspuren noch einmal um glatt 300 Millionen Jahre überbieten. Falls der kristalline Winzling daher hält, was er verspricht, wären bereits 460 Millionen Jahre nach Entstehung des Sonnensystems die ersten Organismen auf der Erde aufgetaucht. Doch Elizabeth Bell und ihre Kollegen warnen vor allzu schnellen Schlüssen. "Wir können nicht sicher sein, dass das Isotopenverhältnis, das wir gemessen haben, auch wirklich durch biologische Prozesse verursacht wurde", betont die junge Geowissenschaftlerin.

T. Mark Harrison von der Universität von Kalifornien. (Bild: UCLA/Reed Hutchinson)Ihr Chef, T. Mark Harrison, einer der renommiertesten Experten für die ganz frühe Erde, räumt ein, dass auch exotische abiotische Prozesse als Ursache in Frage kommen können, sagt aber: "Biologische Aktivität wäre die einfachste Erklärung für das, was wir sehen." Alexander Nemchin, Geologieprofessor an der westaustralischen Curtin-Universität in Perth arbeitet selbst viel mit den Zirkonen aus der Frühzeit der Erde, ist allerdings an den Arbeiten der Kalifornier nicht beteiligt. Er kommentiert: "Der Trick ist, alle davon zu überzeugen, dass der Graphit tatsächlich biologischen Ursprungs ist, derzeit ist die Interpretation eine Möglichkeit, aber wahrscheinlich keine hundertprozentige Sicherheit." Aus den ersten 600 Millionen Jahren unseres Planeten sind die kristallinen Winzlinge die einzigen Zeugen, die bis heute überlebt haben. In den westaustralischen Jack Hills haben Geowissenschaftler bislang mehr als 10.000 Zirkonkörner aus der planetaren Jugendzeit gefunden - ein großer Teil davon hat ein Alter von mehr als vier Milliarden Jahre. Sie haben das Verständnis des Hadaikums, wie man die erste Lebensphase der Erde bezeichnet, geradezu umgewälzt. "Sie haben Belege geliefert, dass die frühe Erde ein viel gastfreundlicherer Planet war, als man früher dachte", sagt Elizabeth Bell, "zum Beispiel muss es flüssiges Wasser gegeben haben." Nach ihrer Ansicht, passt entsprechend frühes Leben in dieses Bild.

Stark vergrößert kann man die Diamanteinschlüsse als schwarze Flecken erkennen. (Foto: Nature)Für nahezu ausgeschlossen halten die Kalifornier, dass die Einschlüsse durch Kohlenstoff verunreinigt sein könnten, der nachträglich durch eventuelle Risse eingedrungen ist. Nachträgliche Verunreinigungen sind die große Gefahr bei den Zirkon-Analysen. Die Kristalle sind in den vier Milliarden Jahren ihrer Existenz mindestens einmal in große Tiefen des Erdinneren hinabgewandert und wurden dort hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt. Gäbe es einen auch noch so kleinen Riss in ihrer Kristallschale, wäre das ein möglicher Pfad. Als vor einigen Jahren Kohlenstoff in Diamantform in einigen ebenfalls uralten Zirkonkristallen gemeldet wurde, stellte sich später heraus, dass die Diamanten genau so eine spätere Verunreinigung waren.

"Wir haben noch nicht dagewesenen Aufwand betrieben, um zu dokumentieren, dass die Graphiteinschlüsse vollkommen von ungestörtem, 4,1 Milliarden Jahre altem Zirkon umgeben sind", unterstreicht Mark Harrison. Das bestätigt auch Alexander Nemchin: "Soweit ich sehen kann, sind die Ergebnisse ziemlich solide. Zumindest sind keine Probleme erkennbar, was die angewandten Methoden und die Art und Weise der Interpretation angeht."

Die Jack Hills sind eine extrem trockene Halbwüste im Pilbara. (Bild: Dagmar Röhrlich)Der PNAS-Aufsatz dürfte daher der Startpunkt einer erneuten Debatte über das frühe Leben auf Mutter Erde werden. "Die Einschlüsse in einem einzelnen hadaischen Zirkon sollten niemanden überzeugen, dass es vor 4,1 Milliarden Jahren Leben gab", meint Mark Harrison, "was aber, wenn es Tausendmal mehr Daten gäbe?" Die Jack Hills im westaustralischen Outback haben längst noch nicht alle Zeugen aus der Frühzeit der Erde geliefert. "Es gibt dort mehr als genug Forschungsmaterial", weiß Elizabeth Bell, "denn rund fünf Prozent aller Zirkonkristalle in den Gesteinen stammen aus dem Hadaikum." Sie müssten geborgen, datiert und schließlich auf Kohlenstoff-Einschlüsse hin untersucht werden. Die Aufgabe wäre langwierig, anspruchsvoll und nicht billig. "Sie könnte für rund drei Prozent der Kosten angegangen werden, die eine planetarische Mission der NASA verursacht", so Bell. Das Ergebnis könnte dann tatsächlich eine weitere Umwälzung für unser Bild von der Frühphase der Erde bedeuten. Mark Harrison: "Wenn sich bei den Kohlenstoffanalysen bestimmte Muster zeigten, wäre es zunehmend schwer, gegen einen Ursprung des Lebens schon im Hadaikum zu argumentieren."