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Zeugen mit Erinnerungslücken

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 01.03.2013 19:14

Unser Bild von der ganz frühen Erde ruht auf Zirkonen, winzigen Kristallkörnern, auf denen ganze Theoriegebäude errichtet wurden. Um so wichtiger ist es, dass die Informationen aus den Zirkonen exakt sind. Eine der Arbeitsgruppen, die die Zirkonanalyse besonders vorangetrieben hat, weckt jetzt Zweifel an der Datierung einiger besonders alter Exemplare.

Die Geschichte der frühen Erde ruht mangels erhaltener Zeugen auf einem schmalen Fundament. Die ältesten unumstrittenen Gesteine kommen in den kanadischen Acasta-Gneisen vor und werden auf etwa 4,03 Milliarden Jahre geschätzt. Da aber war die Erde bereits rund 500 Millionen Jahre alt, hatte ausgedehnte Meere und so etwas wie kontinentale Kruste. Aus der Zeit davor, in der sich der anfänglich glühende Materieball abkühlte und all dies entstand, sind nur die winzigen Zirkone überliefert, wenige Millimeter große Kristallkörner, deren älteste in den westaustralischen Jack Hills gefunden wurden.

Doch jetzt hat die Arbeitsgruppe um Simon Wilde von der Curtin Universität im westaustralischen Perth, die die Analyse dieser westaustralischen Kristalle maßgeblich vorangetrieben hat, in einem Bericht für die US-Zeitschrift Geology die Datierung infrage gestellt. Danach können spätere Veränderungen in den Kristallen dazu führen, dass deren Alter um bis zu 300 Millionen Jahre zu hoch erscheint. Manche der extrem alten Zirkone sollten daher, so die Schlussfolgerung der Autoren, noch einmal und mit heute möglicher Auflösung untersucht werden.


Jack Hills

Hier in den Jack Hills wurden die ältesten Kristalle der Welt gefunden. (Foto: Dagmar Röhrlich)

Probleme machen die Bleiatome in den Kristallgittern, an denen die Datierung hängt. Das Alter der Kristalle wird mit Hilfe von Zerfallsreihen bestimmt, an deren Anfang radioaktive Uranisotope stehen und die nach mehr oder weniger langer Zeit zu stabilen Bleiisotopen zerfallen. Eine dieser Uranzerfallsreihen reicht bis zur Entstehung des Sonnensystems zurück. Bei der Zirkonentstehung werden nur die radioaktiven Uranvarianten in den Kristallgittern eingeschlossen. Blei dagegen ist zu groß, bleibt daher bei der Kristallisation ausgeschlossen. Was auch immer heute an diesen Bleiisotopen in den Zirkonen zu finden ist, so die Überlegung, muss daher das Resultat der Uranzerfallsreihe sein.

Diese Überlegung scheint nicht hundertprozentig zuzutreffen. Die Arbeitsgruppe um Simon Wilde hat Zirkone aus dem Napier-Komplex im Afrika zugewandten Teil der Ostantarktis untersucht. Teile des Gesteins dort gehören mit 3,8 Milliarden Jahren zu den ältesten Zeugen der Erdgeschichte, allerdings ist der Komplex insgesamt vor rund 2,5 Milliarden Jahren offenbar tief ins Erdinnere gesunken und hat dabei eine extrem gewaltsame Umwandlungsphase mit hohen Drücken und Temperaturen durchlaufen. "Er war dabei den höchsten Temperaturen ausgesetzt, die kontinentale Kruste bislang erlebt hat", schreiben die Autoren in ihrem Bericht.

Bei dieser Metamorphisierung scheinen sich die Bleigehalte in Teilen der untersuchten Zirkone verändert zu haben. Eine penible Untersuchung der Kristalle mit modernsten Ionensonden ergab zahlreiche Zonen mit stark schwankenden Bleigehalten, die zum Teil nur weniger Quadratmillimeter groß waren und in Altersangaben zwischen 2,5 und 3,6 Milliarden Jahren mündeten. Die hoch entwickelten Ionensonden der jüngsten Generation können für diese winzigen Felder scharf genug fokussieren, ältere Geräte jedoch nicht. Insofern können die Altersangaben fehlerhaft sein, wenn sie zufälligerweise auf einem Zirkonabschnitt mit nachträglich veränderten Bleiwerten basieren.

Welcher Mechanismus die Elementgehalte in den extrem dauerhaften Zirkonen nachträglich verändern kann, sei völlig unbekannt, schreibt die Gruppe in ihrem Bericht. Empfehlenswert sei auf jeden Fall, gerade die alten Zirkone aus den Jack Hills, die der frühesten Frühzeit der Erde entstammen, erneut zu prüfen. Das Gestein, in dem sie gefunden werden, ist Milliarden Jahre jünger als die Kristalle selbst, von ihrer ursprünglichen Umgebung blieb nichts erhalten. Es ist also nicht ausgeschlossen, dass die Zirkone zwischen ihrer Entstehung und der endgültigen Ablagerung in Westaustralien ebenfalls eine Höllenfahrt durch das Erdinnere mitgemacht haben - mit allen möglichen Folgen für ihren Bleigehalt.