Die ältesten Gesteine der Erde

Die Geschichte

Einen Stein suchen, der sich an alles erinnert

Stell dir vor, du müsstest herausfinden, wie deine Stadt vor tausend Jahren aussah, hättest aber nur ein paar Ziegelbruchstücke, die hier und da herumliegen. Die Forschenden, die die ganz junge Erde untersuchen, sind in derselben Lage. Der Planet ist ein Ort der ständigen Veränderung: Die Kontinente bewegen sich, die Gesteine sinken in den Mantel und schmelzen, die Vulkane bringen neue nach oben, Regen und Wind tragen die Berge ab. Deshalb ist von den Gesteinen der ersten 500 Millionen Jahre der Erde fast nichts übrig geblieben.

Zu den ältesten heute in einem Stück bekannten Gesteinen gehört der Acasta-Gneis im Norden Kanadas, etwa 4 Milliarden Jahre alt (nach manchen Studien ist der Nuvvuagittuq-Gürtel, ebenfalls in Kanada, noch älter, aber sein Alter ist umstritten). Aber es gibt noch ältere Bruchstücke: winzige Kristalle, kleiner als ein Millimeter, die in den Jack Hills in Westaustralien gefunden wurden. Es sind Zirkonkristalle, ein Mineral, das aus Magma entsteht, und sie sind etwa 4,4 Milliarden Jahre alt.

Zirkon: eine Zeitkapsel

Zirkon ist eines der widerstandsfähigsten Materialien der Natur. Wenn er sich bildet, gelangt etwas Uran in seine Struktur, aber kein Blei. Mit der Zeit verwandelt sich das radioaktive Uran langsam in Blei, in einem Tempo, das die Forschenden genau kennen. Wenn man misst, wie viel Uran und wie viel Blei in einem Kristall stecken, erfährt man, wie viel Zeit seit seiner Entstehung vergangen ist, wie bei einer Sanduhr. Der Kristall widersteht Hitze, Stößen und sogar chemischen Veränderungen: Oft überlebt er auch dann, wenn das Gestein, in dem er steckte, zerstört wird.

Die Zirkone der Jack Hills findet man nicht in dem Gestein, in dem sie entstanden sind. Es sind Körnchen, die das Wasser vor Milliarden Jahren woandershin trug und die in Sanden eingeschlossen wurden, die sich dann zu einem Gestein namens Konglomerat verwandelten. Dieses Gestein ist etwa 3 Milliarden Jahre alt, aber die Körnchen darin sind viel älter. Das älteste wurde 2001 von einer Forschergruppe unter Simon Wilde von der Curtin-Universität in Australien datiert, die ein Alter von etwa 4,4 Milliarden Jahren fand, also nur 150 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. 2014 wiederholte eine andere Gruppe unter John Valley von der Universität Wisconsin die Messung mit sehr genauen Verfahren und bestätigte, dass der Kristall 4,4 Milliarden Jahre alt ist.

Was sie uns erzählen

Es geht nicht nur um ein Alter. Jeder Kristall trägt Hinweise auf den Ort mit sich, an dem er entstanden ist. Im Zirkon von Wilde und seinen Kollegen zeigt die Menge bestimmter Sauerstoffarten, dass das Magma, aus dem er sich bildete, mit Gesteinen zu tun hatte, die mit flüssigem Wasser reagiert hatten. Wenn das stimmt, gab es schon vor 4,4 Milliarden Jahren auf der Erde eine feste Kruste und Wasser an der Oberfläche. Das hat das Bild verändert, das die Forschenden von dem gerade entstandenen Planeten hatten: nicht nur eine Lavahölle, sondern eine Welt, die vielleicht kühler war, als man dachte.

Wie immer in der Wissenschaft ist der Schluss ein vorsichtiger Schluss. Einige Forschende bestreiten die Deutung des Sauerstoffs und das Datum mancher Phasen und untersuchen, ob die Kruste dünn und instabil war, bedeckt von flachen Ozeanen. Sicher ist, dass diese Körnchen zu den ältesten Dingen gehören, die der Mensch je berührt hat, und dass nur die Meteoriten und die vom Mond mitgebrachten Gesteine jünger sind.

Ein Hügel und viel Geduld

Die Jack Hills sind eine Kette niedriger Hügel in der Region Murchison in der Wüste Westaustraliens. Um die Kristalle zu finden, sammeln die Geologen Gestein, zerkleinern es und trennen die schweren Minerale ab, dann betrachten sie jedes Körnchen unter dem Mikroskop. Von Hunderttausenden Körnchen ist nur ein kleiner Teil mehr als 4 Milliarden Jahre alt. Man braucht Augenmaß, Geduld und Instrumente wie das Ionen-Massenspektrometer, das einen Kristall von der Größe einer Nadelspitze untersuchen kann, ohne ihn ganz zu zerstören.