Forscher entdeckten 4,5 Milliarden Jahre alte Gesteinsspuren

14. April 2017, 07:00
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Geochemische Signaturen in Vulkangestein aus Hawaii, Samoa und Island dürften aus den ersten 50 Millionen Jahren unseres Sonnensystem stammen

College Park/Wien – Eine österreichische Geologin hat Spuren uralter Gesteine entdeckt, die "kurz"nach Entstehung der Erde vor etwa 4,5 Mrd. Jahren entstanden sind. In vulkanischen Gesteinen aus Hawaii, Samoa und Island fand Andrea Mundl von der University of Maryland geochemische Signaturen, die auf Bedingungen hindeuten, wie sie kurz nach Geburt des Planeten geherrscht haben, heißt es in der Studie in "Science".

Die ältesten bisher sicher datierten Gesteine sind rund vier Milliarden Jahre alt, frühere anderen Spuren wurden durch verschiedene geodynamische Prozesse verwischt. Doch nun berichten Mundl und Kollegen von geochemischen Signaturen, "die innerhalb der ersten 50 Millionen Jahre des Sonnensystems entstanden sein müssen, also vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren", sagte die Geologin. Überraschend sei vor allem, diese Spuren in so jungen Steinen vulkanischen Ursprungs zu finden.

Verräterische Isotopenverhältnisse

Bei den Funden handelt es sich um spezielle Verhältnisse verschiedener Isotope von Wolfram (W) und Helium (He). Beim Wolfram geht es um das Verhältnis von W-182 zu W-184. "Wolfram-184 ist stabil und existiert, seit sich die Erde gebildet hat", so Mundl. Das leichtere W-182 dagegen stammt aus dem radioaktiven Zerfall des sehr instabilen 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 in Erdmantel und Erdkruste.

Erste Theorien

Die Forscher analysierten zudem den Gehalt von zwei Helium-Isotopen: Helium-3 ist extrem selten auf der Erde und findet sich in sehr altem Gestein, das sich seit der Entstehung der Erde kaum 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.

Sehr altes, ursprüngliches Material sollte niedrige Wolfram-182- und hohe Helium-3-Werte aufweisen. Und genau solche Signaturen haben die Wissenschafter in vulkanischen Gesteinen aus Hawai, Samoa und Island entdeckt.

"Noch wissen wir nicht genau, wie diese speziellen Signaturen so lange überdauern und schließlich auf die Vulkaninseln gelangt sein könnten, wir haben aber einige Ideen dafür", so Mundl: So könnte Material unmittelbar aus dem Erdkern über die Vulkane an die Erdoberfläche gelangt sein. Im Anfangsstadium der Erde könnten sich auch große Magma-Ozeane im Erdmantel gebildet haben, von denen Teile zu Kristallen aushärteten, die dann in die Übergangszone zum Erdkern sanken und schließlich durch Vulkanismus wieder an die Oberfläche kamen. (APA, 14.4.2017)

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