Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Von wegen höllisch

Von wegen höllisch

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2009 11:28

Über die früheste Zeit der Erdgeschichte wissen wir weniger als über unsere Nachbarn im All Mond und Mars. Das darf nicht verwundern, hatte man bis vor etwa zehn Jahren doch nicht die geringste Spur von den ersten 500 Millionen Jahren der Erdgeschichte. Doch dann tauchten in westaustralischen Gesteinen die ersten Zirkone auf, die fast so alt wie die Erde selbst sind. Diese winzigen Kristalle demontieren Stein um Stein die Vorstellung, die man sich bislang von der frühen Erde gemacht hat. Jüngste Bresche: US-Forscher berichten in „Nature“ über Anzeichen für Plattentektonik vor 4,2 Milliarden Jahren.

Diamant im Elektronenmikroskop„Das Hadaikum bedeutet ja die ‚Höllische Zeit‘, aber tatsächlich sieht es so aus, als ob es damals Ozeane und Kontinente, auch Subduktion und Vulkane gegeben habe, also so ziemlich alles, was es heute gibt, außer Lebewesen.“ Mark Harrison, Direktor des Instituts für Erd- und Planetenphysik an der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) spricht ein großes Wort gelassen aus. Denn dahinter steht, dass das Bild, das wir uns bislang von den ersten 500 Millionen Jahren der Erdgeschichte gemacht haben, komplett in Trümmer gefallen ist.

Es ist wohl keine Rede mehr von der Gluthölle Erde, die Hunderte von Millionen Jahren brauchte, um sich von der ungeheuren Hitze ihrer Entstehung auf die Temperaturen herunterzukühlen, die eine feste Oberfläche erlaubten. Tatsächlich hat man Hinweise gefunden, dass es schon 150 Millionen Jahre nach Erdentstehung flüssiges Wasser gab, dass sich die unterschiedlich schweren Bestandteile des Planeten schon ziemlich bald nach seiner Entstehung unter dem Einfluss der Schwerkraft voneinander absetzten und - als jüngstes Puzzleteilchen - dass es schon nach rund 350 Millionen Jahre Kontinente und so etwas wie Plattentektonik gab.

Jack HillsAll das haben winzige Zirkonkörnchen verraten, die gerade einmal den Durchmesser eines Haares erreichen und die sich die Forscher mühsam aus dem heutigen Gestein zusammensammeln mussten. Es gibt nur wenige Stellen auf der Erde, wo man so alte Zirkone bisher überhaupt gefunden hat, diejenigen, auf denen weitgehend die neuen Erkenntnisse über die junge Erde beruhen, stammen alles aus der unwirtlichen Halbwüste im Norden Westaustraliens. Die Gesteine dort sind selbst über drei Milliarden Jahre alt, aber sie haben die Zeugen einer noch viel früheren Zeit, nämlich des frühesten Erdzeitalters, gespeichert. Die ältesten Zirkone sind 4,4 Milliarden Jahre alt, 150 Millionen Jahre jünger als die Erde selbst. Außer in Westaustralien findet man Gesteine mit so alten Kristallen noch in Kanada und in Grönland.


Zirkone sind sehr widerstandsfähig, ihnen machen weder große Hitze noch chemisch aggressive Bedingungen oder physikalische Abnutzung wirklich etwas aus. Trotzdem ist die Suche nach ihnen anspruchsvoller als diejenige nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen. „Sie sind sehr selten, etwa einer unter einer Million im heutigen Gestein ist ein solcher Zirkon“, erklärt Harrison, „und für jeden Zirkon, der älter als 4,2 Milliarden Jahre alt ist, müssen wir 300 oder 400 Körnchen untersuchen.“ Insgesamt haben die Forscher daher rund 150.000 Mineralkörner untersucht, um aus vielen Tonnen Gestein schließlich eine ausreichende Menge von ein paar Hundert wirklich alten Kristallen herauszufiltern.


Unter diesen paar Hundert haben die Forscher immerhin sieben gefunden, die sie für ihre Suche nach Anzeichen für Plattentektonik verwenden konnten. „Als sie im Magma kristallisierten, haben sie winzige Mengen davon in sich aufgenommen“, erzählt Harrison, „so sind Einschlüsse entstanden, die uns etwas über die Umweltbedingungen der Erde damals verraten.“ Und die waren eben ganz anders als gedacht. Die Forscher fanden Hinweise, dass die Körnchen in 500 Kilometern Tiefe und bei rund 680 Grad Celsius entstanden. Das heißt, der Druck stimmte durchaus mit den Erwartungen überein, aber die Temperatur war viel niedriger als erwartet.


Zirkondurchsicht mit Diamanteinschluss„Heute steigt die Temperatur in der Erde zur Tiefe hin um durchschnittlich 35 Grad pro Kilometer an. Vor vier Milliarden Jahren sollte dieser geothermische Gradient drei- bis fünfmal höher gewesen sein“, so Harrison. Denn die frühe Erde hatte durch den viel stärkeren radioaktiven Zerfall wesentlich mehr Hitze als heutzutage. Doch die geochemischen Daten der in den Zirkonen eingeschlossenen Magmareste spiegeln Temperaturen wieder, die noch unter dem heutigen Durchschnitt liegen. Sie gleichen Bedingungen, wie sie in sogenannten Subduktionszonen herrschen. Dort wird mit viel Wasser vollgesogene und kalte Meereskruste in das Erdinnere hinein recycelt, der Temperaturgradient dort beträgt nur 15 Grad pro Kilometer, etwa ein Drittel des Durchschnitts. „Das wäre die eleganteste Erklärung für alle Indizien“, so Harrison. Der Altersunterschied zwischen den sieben Zirkonen aus den Jack Hills beträgt 400 Millionen Jahre. So lange „lebt“ keine Subduktionszone, und deshalb bedeutet das, dass die Kristalle von verschiedenen Orten der Welt in Westaustralien zusammengespült worden sind. Dass sie trotzdem alle dieselben Ergebnisse zeigen, stütze die Zuverlässigkeit der Resultate, so Mark Harrison: „Das legt nahe, dass es ein gleichförmiger Mechanismus war, der sie entstehen ließ.“


Alles in allem werfen die winzigen Kristalle unser Bild komplett über den Haufen. „Der Planet, den wir aufgrund der Informationen aus diesen Zirkonen entwerfen, hatte bereits wenige Zehner Millionen Jahre nach seiner Entstehung Kontinente und Meere. Es war ein Ort, an dem Leben entstehen konnte“, so Harrison. Es bleibt abzuwarten, ob man für diese  Vermutung auch Belege finden kann. Die Suche nach Biosignaturen läuft bereits, ist aber naturgemäß schwierig. Die Proben sind winzig klein, die Gefahr von Fehlmessungen oder gar Verunreinigungen dagegen riesig groß. Doch den Forschern bleibt keine Wahl: Wollen sie mehr über das nahezu vergessene Hadaikum wissen, sind die winzigen Zirkonkörner ihre einzige Chance.

Verweise
Bild(er)