Urkruste Ältestes Gestein der Erde entstand im Meteoritenhagel

Vor vier Milliarden Jahren formten sich die ältesten bekannten Felsen der Erde im heutigen Kanada. Eine neue Untersuchung zeigt: Sie sind Zeugen eines 900 Grad heißen Hexenkessels.

Acasta-Gneis
SSPL via Getty Images

Acasta-Gneis


Die frühe Erde war ein schauriger Ort. Flüssiges, glühendes Gestein bedeckte den gesamten Planeten, nur hier und da trieben kleine Landmassen auf dem Magma-Ozean. Erst nach und nach wuchsen diese Krustenstücke zusammen.

Dort ähnelte die Erde unserem Mond: dunkle Landschaften aus Basalt, übersät mit etlichen Kratern. Denn der ständige Meteoritenhagel malträtierte das Gestein, aus dem Gase entwichen und eine Uratmosphäre formten. Als die Erde sich später etwas abgekühlt hatte, fiel der erste Regen. Seine Fluten füllten nach und nach die Urozeane.

Das früheste Zeitalter nennt man nach dem Hades, also der Unterwelt der griechischen Mythologie, das Hadaikum. Es umfasst die etwa 600 Millionen ersten Jahre der Erdgeschichte. Wenige urzeitliche Felsen von damals wurden gefunden, viel ist darüber nicht bekannt. Und anders als auf dem Mond gibt es auch keine Meteoritenkrater jener Zeit, denn Erosion und Plattentektonik haben sie längst ausradiert. Der älteste bekannte Krater der Erde liegt in Südafrika, er ist mindestens zwei Milliarden Jahre jünger.

Steinalte Gneise am Sklavensee

Gibt es trotzdem physische Belege für jenes Meteoritenbombardement, das dem Hadaikum zugeschrieben wird? Australische und chinesische Forscher haben nun herausgefunden, dass die chemische Signatur des Bombardements aus dem All überdauerte - und zwar in 4,02 Milliarden Jahre altem Gestein.

Es geht um die sogenannten Acasta-Gneise, spezielle Gesteine mit einer meist zweifarbigen Textur. Sie sind benannt nach ihrem Fundort am Acasta River nördlich des Großen Sklavensees in Kanadas Nordwest-Territorien. Das Forscherteam schildert seine Analysen im Fachmagazin "Nature Geoscience". Sie zeigen: Acasta-Gneis entstand bei Bedingungen, wie sie typischerweise nach dem Einschlag von Meteoriten existieren - also hohe Temperaturen und bestimmte, nicht zu hohe Drücke.

Die Acasta-Gneise sind die ältesten bekannten Gesteine der Erde. Zwar gibt es noch ältere Mineralkristalle, die bis zu 4,4 Milliarden Jahre alten sogenannten Zirkone aus Australien, diese sind jedoch nur winzige Kristalle, eingebettet in deutlich jüngeres Felsmaterial. Lange schon wissen die Wissenschaftler, dass die Acasta-Gesteine chemisch anders aufgebaut sind als etwas jüngere Gesteine, die dem folgenden Erdzeitalter zugeordnet werden und die man weltweit gefunden hat. Die Vermutung liegt nahe, dass sie auch anders entstanden sind.

Im Hadaikum, davon gehen die Wissenschaftler aus, bestand die primitive Erdkruste aus größtenteils dunklem Basalt - ein eisenhaltiges Vulkangestein. Wie konnten sich daraus die hellen Gesteine der Acasta-Gneis-Formation bilden? "Sie entstanden durch teilweises Aufschmelzen der ursprünglichen Gesteine bei sehr niedrigen Drücken", sagte der Erstautor der Studie, Tim Johnson, von der Curtin University im australischen Perth.

Geringer Druck bedeutet in diesem Zusammenhang, dass nur eine relativ dünne Gesteinsdecke darüber lastete: "Wir schätzen, dass die Gesteine in den obersten drei Kilometern der Kruste aufgeschmolzen wurden." Das belegen die Autoren beispielsweise mit Rechnungen zum Gehalt von knapp zwei Dutzend nur in Spuren vorkommenden Gesteinselementen von Thorium bis Lutetium. Das Resultat der Analyse: Eine Aufschmelzung in größeren Tiefen, wo natürlicherweise die nötigen Temperaturen vorherrschen, komme nicht infrage.

Das letzte Stück Urkruste

Tatsächlich tritt das gefundene Druck-Temperatur-Regime unter normalen irdischen Bedingungen praktisch nicht auf. Ein besonderes drastisches Ereignis müsse deshalb für die Hitze von etwa 900 Grad Celsius verantwortlich gewesen sein, die nötig war, um die urtümliche Gesteinskruste zu Acasta-Gneis zu verflüssigen. Johnson zufolge war es sehr wahrscheinlich der Einschlag großer Meteoriten - damals ein häufiges Ereignis.

Die Autoren flankieren ihre Argumentation mit einem am Computer simulierten Einschlag. Demnach könnte ein Zehn-Kilometer-Meteorit, der auf die irdische Urkruste geprallt wäre, in einem weiten Bereich seines 120 Kilometer großen Kraters die passenden Druck-und Temperaturbedingungen zur Bildung der Gneise bewirkt haben.

Laut Mario Trieloff von der Universität Heidelberg, der an der Studie nicht beteiligt war, sind die allermeisten bisherigen Hinweise auf Meteoriteneinschläge auf der frühen Erde eher indirekter Natur. Direkte Belege reichen höchstens etwa 3,5 Milliarden Jahre zurück und sind somit zeitlich noch weit vom Hadaikum entfernt. Die Acasta-Studie sei daher ein spannendes Puzzlestück bei der Entschlüsselung der jungen Erde, so der Geowissenschaftler.

Wahrscheinlich sind die seltenen Acasta-Gneise die letzten erhaltenen Zeugen des heftigen Meteoritenhagels, der typisch für die ersten 600 Millionen Jahre der Erdgeschichte war. Autor Johnson: "Damals dürften diese Gesteine sehr verbreitet gewesen sein." Vier Milliarden Jahre Erdgeschichte danach hätten jedoch dafür gesorgt, dass davon fast nichts mehr übrig ist.

Video: Boten aus dem Weltall - Meteoriten-Jagd

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insgesamt 3 Beiträge
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aliof 15.08.2018
1. Wunderschön, spannend und plastisch beschrieben
.. die Situation unserer Frühzeit. Herrlich, auf die Weise mit dabei sein zu können ! Aber leider ist dem Journalisten auch Propagandamaterial des (Heidelberger ?) Wissenschaftlers hineingeraten, das dieser möglicherweise für seinen Forschungsantrag benötigte. Denn es ist prinzipiell unmöglich, ernsthaft die Aussage zu vertreten , dass man gerade mit der eigenen Entdeckung die ‘ Wahrscheinlich … letzten erhaltenen Zeugen des heftigen Meteoritenhagels‘ zu sehen gekriegt hat. – Solch eine Aussage ist nicht einmal ansatzweise wissenschaftlich! Im Prinzip ist noch Alles offen .. Erstens haben ‘Wir‘ bei Weiten noch nicht die gesamte Erdoberfläche untersucht, noch viel weniger weltweit den mutmaßlich festen Erdmantel. Und wir wissen so gut wie gar nichts darüber, wie genau die Erde an jeder Stelle in Tiefen von 20, 30 oder 100 Kilometern aussieht, noch gibt es aktuell Möglichkeiten da dran zu kommen.
Steinspalter 16.08.2018
2. „unwissenschaftlich“
Ich muss aliof hier entschieden widersprechen, wenn er dem „heidelberger Wissenschaftler“ die Seriösität abspricht. Seit fast 20 Jahren (Bowring et al. 1999) sind die Acasta Gneise als die weltweit ältesten Gesteine bekannt. Genau so lange sind weltweit unzählige Wissenschaftler dabei, ältere Gesteine aufzufinden- bisher ohne Erfolg! Hier alles „im Prinzip offen“ zu halten, ist legitim- aber am Thema vorbei. Denn wenn ältere Gesteine jemals gefunden werden, wird es eine extrem signifikante Entdeckung sein!! Komplett unabhängig davon, ob aliof es es für selbstverständlich hält oder es von „Propagandamaterial“ vorher angekündigt wird
jhea 22.08.2018
3.
Zitat von SteinspalterIch muss aliof hier entschieden widersprechen, wenn er dem „heidelberger Wissenschaftler“ die Seriösität abspricht. Seit fast 20 Jahren (Bowring et al. 1999) sind die Acasta Gneise als die weltweit ältesten Gesteine bekannt. Genau so lange sind weltweit unzählige Wissenschaftler dabei, ältere Gesteine aufzufinden- bisher ohne Erfolg! Hier alles „im Prinzip offen“ zu halten, ist legitim- aber am Thema vorbei. Denn wenn ältere Gesteine jemals gefunden werden, wird es eine extrem signifikante Entdeckung sein!! Komplett unabhängig davon, ob aliof es es für selbstverständlich hält oder es von „Propagandamaterial“ vorher angekündigt wird
Ach naja, älteres Gestein an Land zu finden dürfte tatsächlich schwerer werden. Aber es gibt da so 2 3 orte wo der geneigte Wissenschaftler recht schnell fündig werden könnte. Also betrachten wir die Erdoberfläche mal einfach als große Platt die wandert. der mittelatlantische Rücken ist mit das jüngste was die Oberfläche vorzubringen hat... doof. Aber wohin wandert denn die Platte? richtig, nach Osten und nach Westen. Auf der Westseite haben wir erst Südamerika und danach den Atacamagraben. Dort unten am Meeresboden suchen. da findet man sicher etwas älteres bzw. gleichaltes :) Allerdings ist das natürlich mit Bergbau unter Wasser in der Tiefsee verbunden und daher entsprechend aufwendig und teuer. Daher wird das wohl erst als Nebenprodukt von Bergbau passieren, wenn wir anfangen dort unten nach Mineralien zu suchen. Vorher halte ich das für ausgeschlossen und nachvollziehbar dass da noch niemand nachgeguckt hat. Und mir fehlt das ersparte um es zu versuchen :) außerdem mein Geologie Doktorat (Das ich danach sicher haben würde!)
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