• vom 13.04.2017, 19:26 Uhr

Natur


Erdgeschichte

Spuren aus der Frühzeit der Erde




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  • Erstmals Gesteinssignaturen mit einem Alter von mehr als vier Milliarden Jahren.

Lavagestein auf Hawaii, Samoa und Island erweckt die Erderstehung zum Leben. - © Fotolia/porbital

Lavagestein auf Hawaii, Samoa und Island erweckt die Erderstehung zum Leben. © Fotolia/porbital

College Park/Wien. Obwohl der Erdmantel aus festem Gestein besteht, findet seit Millionen von Jahren vermutlich aufgrund von Dichteunterschieden im Material eine stetige Zirkulation statt. Forscher hatten daher vermutet, dass es aufgrund dieser geodynamischen Prozesse nicht möglich sein kann, Spuren aus der frühen Erdgeschichte aufzufinden. Durch die Vorgänge im Erdmantel könnten die Materialien verwischt worden sein. Ein Geologenteam um Andrea Mundl von der University of Maryland wurde eines besseren belehrt. In vulkanischen Steinen aus Hawaii, Samoa und Island fanden die Forscher geochemische Signaturen, die auf Bedingungen hindeuten, wie sie kurz nach Geburt der Erde geherrscht haben, berichteten sie jüngst im Fachblatt "Science".

Die ältesten sicher datierten Gesteine waren bisher rund vier Milliarden Jahre alt. Die jüngste Entdeckung ist Zeuge von der Zeit vor 4,5 Milliarden Jahren - "sie müssen innerhalb der ersten 50 Millionen Jahre des Sonnensystems entstanden sein", betonte die aus Oberösterreich stammende Geologin gegenüber der Austria Presse Agentur. Überraschend war vor allem, diese Spuren in so jungen Steinen vulkanischen Ursprungs zu finden.

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Wolfram und Helium
Dabei handelt es sich um spezielle Verhältnisse verschiedener Isotope von Wolfram (W) und Helium (He). Bei Wolfram geht es im Detail um das Verhältnis von W-182 zu W-184. "Wolfram-184 ist stabil und existiert, seit sich die Erde gebildet hat", erklärte Mundl. Das leichtere W-182 dagegen stammt aus dem radioaktiven Zerfall des sehr unstabilen Hafnium-182. Das gesamte, bei der Entstehung der Erde vorhandene Hafnium-182 ist innerhalb der ersten 50 Millionen Jahre zerfallen, zurück blieb Wolfram-182.

Dabei verhielten sich Wolfram und Hafnium in der Anfangszeit der Erde sehr unterschiedlich: Während sich Wolfram vor allem mit Metallen verband und daher der Großteil davon in den metallischen Erdkern wanderte, bevorzugte Hafnium Silikatgesteine und verblieb deshalb vor allem im Erdmantel und Erdkruste.

Die Forscher analysierten zudem den Gehalt von zwei Helium-Isotopen: Helium-3 ist extrem selten auf der Erde und findet sich eher in sehr altem Gestein, das sich seit der Entstehung der Erde nicht mehr verändert hat. Helium-4 dagegen entsteht beim radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium. Ein unüblich hoher Gehalt von He-3 gegenüber He-4 deutet auf sehr alte Gesteine hin, die über Milliarden von Jahren kaum verändert wurden.

Weg über Vulkane
Sehr altes, ursprüngliches Material sollte niedrige Wolfram-182-und hohe Helium-3-Werte aufweisen. Und genau solche Signaturen haben die Wissenschafter in den vulkanischen Gesteinen von Hawaii, Samoa und Island entdeckt. "Unsere Daten zeigen, dass das Material tatsächlich sehr ursprünglich ist und mit hoher Wahrscheinlichkeit in den ersten 50 Millionen Jahren unseres Sonnensystems entstanden ist", erklärte Mundl.

"Noch wissen wir nicht genau, wie diese speziellen Signaturen so lange Zeit überdauern und schließlich auf die Vulkaninseln gelangt sein könnten, wir haben aber einige Ideen dafür", betonte die Wissenschafterin: So könnte etwa Material unmittelbar aus dem Erdkern über die Vulkane an die Oberfläche der Erde gelangt sein. Im Anfangsstadium unseres Planeten könnten sich auch große Magma-Ozeane im Erdmantel gebildet haben, von denen Teile zu Kristallen aushärteten, die dann in die Übergangszone zum Erdkern sanken, dort bis heute überstanden und über die Vulkane wieder an die Oberfläche zurückkamen.




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Dokument erstellt am 2017-04-13 17:21:05



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