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Vielfältige Minerale

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2009 11:42

In der Biologie hat sich die Idee der Evolution weitgehend durchgesetzt. In dieser Wissenschaft ist heute unumstritten, dass sich das Leben im Laufe von inzwischen wohl vier Milliarden Jahren aus einfachsten Anfängen zu grandioser Vielfalt entwickelt hat, wie wir sie beispielsweise heute bewundern können. Geowissenschaftler aus Nordamerika kommen jetzt mit der auf den ersten Blick verblüffenden Vorstellung, auch bei den Mineralen habe es eine Evolution gegeben, belebte und unbelebte Natur hätten sich auf unserem Planeten sogar in enger Verbindung gemeinsam entwickelt.

Fluorit„Zwei Drittel der Minerale auf der Erde wären nicht vorhanden, wenn es das Leben nicht gegeben hätte“, betont Bob Hazen, Geowissenschaftler an der Carnegie Institution in Washington. Auf die Zahl von rund 1500 kommen Hazen und seine Kollegen in ihrer Aufstellung für die US-Zeitschrift „American Mineralogist“, wenn sie die Minerale auflisten, die aufgrund von geologischen Prozessen entstehen können. Diese Prozesse reichen von der Bildung der Materie im All über die Entstehung von Sonnensystem und Planeten bis hin zu Plattentektonik, Vulkanismus und Verwitterung. Die Erde heutzutage aber hat über 4000 Minerale. Die primitivsten Meteoriten, die gemeinhin als Zeugen der Entstehung unseres Sonnensystems gelten, haben dagegen nur etwa 60, fortgeschrittenere Weltraumbrocken schon 250, Planeten wie Mars oder Venus können auf 500 kommen. Die unruhige Erde mit ihrer Plattentektonik hat die Mineralzahl glatt verdreifacht. „Das ist es dann aber auch schon“, so Hazen, „der nächste Schritt in der mineralischen Evolution ist daher ziemlich dramatisch und soweit wir bislang sehen können, einzigartig für die Erde: der Auftritt des Lebens.“ Dieser Auftritt schraubt die Mineralienzahl noch einmal auf fast das Dreifache herauf.

Der Begriff Evolution der Minerale geht sogar soweit, dass er das Aussterben von bestimmten Mineralen umfasst. Ein Beispiel wäre etwa, wenn sich die Umweltbedingungen auf einem Planeten so sehr ändern, dass die Bildung von bestimmten Mineralen nicht mehr möglich ist und bereits gebildete zerfallen. „Venus zum Beispiel hat ein galoppierendes Treibhausklima mit ungeheuer heißen Bedingungen“, so Hazen, „unter diesen Umständen können Tonminerale nicht länger bestehen und sind verschwunden, oder eben ausgestorben.“

Belebtes RiffAuf der Erde griff dagegen das Leben tief in die Entwicklung der Minerale ein. Sein wesentlicher Beitrag lag dabei im Sauerstoff. Nur weil vor etwa drei Milliarden Jahren unscheinbare Einzeller sich auf die Photosynthese und damit die Produktion von freiem Sauerstoff verlegten, haben wir heute eine Atmosphäre mit knapp 21 Prozent Sauerstoffgehalt. Das Sauerstoffmolekül aber ist äußerst aggressiv, es oxidiert beispielsweise alle Metalle bis auf die einige der so genannten Edelmetalle. „Eisen rostet heutzutage, wenn man es ungeschützt an der Luft liegen lässt“, verdeutlicht Hazen an einem Beispiel, „vor vier Milliarden Jahren wäre es blank und glänzend geblieben.“

Doch das Leben tritt sogar aktiv als Mineralienbildner auf. Korallenriffe etwa hinterlassen gewaltige Mineralvorkommen, die Dolomiten zum Beispiel bestehen aus uralten Riffkalken, Pflanzen waren der Rohstoff für die riesigen Kohlevorkommen, die wir heutzutage verfeuern, oder den schwarzen Schiefer. Dabei bringen Lebewesen häufig eigentümliche Spielarten von Mineralen hervor, die sich von den geochemisch produzierten unterscheiden. Ein Beispiel: die Augenlinsen der Trilobiten, einer vor 250 Millionen Jahren ausgestorbenen Gruppe der Gliederfüßer. Die Linsen bestehen aus einem einzelnen Kalkspatkristall. Doch in dieser Struktur aus CaCO3-Molekülen sind manche Calcium-Atome durch Magnesiumatome ausgetauscht, und zwar nicht zufällig, sondern gezielt. „Der Anteil von Magnesiumatomen ist in Zonen gestaffelt“, erklärt Bob Hazen, „er verändert sich systematisch, um die chromatische Abweichung auszugleichen.“  Diese Abweichung ist ein Fehler, der entsteht, weil das Licht unterschiedlicher Wellenlängen in der Linse unterschiedlich bricht. „Indem der Trilobit das Verhältnis zwischen Calcium- und Magnesium-Atomen verändert, gleicht er diesen Effekt aus und kann im natürlichen Licht perfekt sehen“, so Hazen.

KupfersulfatDas Leben und der Planet, auf dem es sich ausbreitet, sind nach Hazens Ansicht inniger miteinander verwoben, als wir das bislang glauben wollen. Die Erde ist nicht nur die Kulisse für das „Drama des Lebens“, sondern sie ist Mitspieler. Das zeigt sich nicht nur am Einfluss des Lebens auf die Mineralbildung, oder an Ge- und Verbrauch der natürlichen Ressourcen, die eine Gewohnheit aller lebenden Wesen, nicht nur des Menschen sind. Das zeigt sich nach Ansicht des US-Geologen auch am Beginn des Lebens. Für den scheinen Tonminerale große Bedeutung gehabt zu haben. Sie lieferten möglicherweise die Vorlagen und Formen, auf denen sich die ersten Biomoleküle bildeten, und die Reaktionsräume, in denen die Evolution ihren weiteren Verlauf bis zu den ersten Zellen nahm.

Azurit und MalachitKein Wunder, dass man die Minerale sogar als Hinweise für früheres und längst verschwundenes Leben nutzen möchte. „Minerale sind viel beständiger als biologische Moleküle, sie können Milliarden Jahre überdauern“, so Hazen, „sie können daher indirekte Hinweise auf früheres Leben liefern.“ Beispielsweise auf dem Mars, der von Sonden aus der Umlaufbahn und Fahrzeugen an der Oberfläche ziemlich gründlich untersucht wird. Würden deren Instrumente auf Minerale wie Türkis oder Malachit treffen, die ohne die Sauerstoffproduktion des hiesigen Lebens nicht denkbar wären, wäre das ein Beleg für früheres Leben auf dem Mars, ohne dass auch nur eine mikroskopisch winzige Bakterienzelle gefunden worden sei. „Was mich am Mars am meisten erstaunt, ist die Tatsache, dass wir solche Minerale noch nicht gefunden haben“, wundert sich Hazen. Keine Bändereisenformationen oder Karbonate, die für eine Umwelt sprächen, die von Leben geprägt wurde, noch nicht einmal Granite habe man gefunden, die für geologische Umformungen sprächen. Schlechte Zeichen daher für Leben auf dem Mars. Doch noch will Hazen die Hoffnung nicht aufgeben.

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