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Erstes Land schon vor 3,7 Milliarden Jahren?

Kontinentale Kruste könnte 500 Millionen Jahre früher entstanden sein als gedacht

Urerde
Die kontinentale Erdkruste entstand möglicherweise deutlich früher als bislang gedacht © Simone Marchi/ SwRI

Uralte Landkruste: Unser Planet könnte schon vor 3,7 Milliarden Jahren Vorformen der Kontinente besessen haben – 500 Millionen Jahre früher als gedacht. Davon zeugen Isotope in Barytmineralen aus dieser Zeit. Sie belegen, dass es schon damals eine Verwitterung kontinentaler Krustengesteine gegeben haben muss, wie Forscher berichten. Das könnte bedeuten, dass auch die Plattentektonik früher einsetzte als bislang angenommen.

Am Anfang war unsere Erde wahrscheinlich ein Wasserplanet – eine Welt ohne größere Landmassen und dominiert von ozeanischer Kruste. Erst nach und nach entstand unter einigen unterseeischen Gebirgen auch kontinentale Kruste – möglicherweise angestoßen durch den Beginn der Plattentektonik. Aus diesen ersten Kontinentwurzeln wuchsen dann die ersten Landmassen in die Höhe und veränderten das Aussehen und die Stoffkreisläufe unseres Planeten für immer.

Doch wann dieser folgenschwere Wandel einsetzte, ist strittig: Einige Studien sprechen für einen Beginn der Plattentektonik erst vor rund drei Milliarden Jahren, andere legen die Existenz erster kontinentaler Kruste und der Plattendrift schon vor 3,2 oder sogar 3,5 Milliarden Jahren nahe.

Baryt
Rötlich-braune Barytkristalle im Barberton Grünstein von Südafrika. © Desiree Roerdink

Isotope im Baryt als Zeitzeugen

Indizien für eine sogar noch frühere Entstehung der Kontinente präsentieren nun Forschende um Desiree Roerdink von der Universität Bergen. Für ihre Studie hatten sie sechs verschiedene Vorkommen des Minerals Baryt aus der Zeit vor 3,2 bis 3,52 Milliarden Jahren untersucht. Baryt ist ein Sulfatmineral, das sich schon in der Urzeit an hydrothermalen Quellen bildete. „Die Zusammensetzung des Baryts aus jener Zeit ist heute noch dieselbe wie zu seiner Entstehungszeit“, erklärt Roerdink.

Das Entscheidende jedoch: Bei seiner Bildung lagert Baryt Strontium-Atome aus dem umgebenden Meerwasser in sein Kristallgitter ein. Dabei spiegelt das Verhältnis der Isotope 86Sr und 87Sr die geochemischen Prozesse im Urozean wider – und kann so verraten, ob es damals schon eine chemische Verwitterung von kontinentaler Kruste gab. „Baryt ist damit ein wirklich großartiger Zeuge für die Prozesse auf der frühen Erde“, so Roerdink.

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Verwitterung schon vor 3,7 Milliarden Jahren

Die Analysen ergaben: Schon die ältesten Barytvorkommen zeigen ein Isotopenverhältnis, das durch die Geochemie einer rein ozeanischen Erdkruste nicht erklärbar ist. „Unsere Ergebnisse erfordern die Präsenz und Verwitterung einer der Luft ausgesetzten und weiterentwickelten Kruste ab der Zeit vor rund 3,7 Milliarden Jahren“, berichtet das Forschungsteam. „Die Krustenverwitterung beeinflusste die Chemie der Ozeane damit schon 500 Millionen Jahre früher als bisher gedacht.“

Das aber bedeutet: Schon vor 3,7 Milliarden Jahren muss es zumindest an einigen Stellen Landmassen gegeben haben, deren Gestein unter Wettereinfluss verwitterte und als Sediment ins Meer gespült wurde. Wie viel Land es damals jedoch gab und wo es lag, verraten die Strontiumwerte des urzeitlichen Baryts aber leider nicht.

Bedeutung auch für die Entstehung des ersten Lebens

„500 Millionen Jahre sind eine lange Zeit. Das könnte auch Bedeutung für unsere Vorstellungen von der Entstehung des Lebens haben“, erklärt Roerdink. Denn auch das Wann und Wo der ersten Lebensformen ist bisher nicht eindeutig geklärt und stark umstritten. Während einige Wissenschaftler hydrothermale Schlote der Tiefsee als Wiegen des ersten Lebens sehen, favorisieren andere wassergefüllte Einschlagskrater, geothermale Tümpel an Land oder sogar die tiefe Erdkruste.

Sollte sich bestätigen, dass die ersten Landteile schon vor 3,7 Milliarden Jahren freilagen, könnte dies die Argumente für solche eher terrestrischen Lebenswiegen stärken. Noch aber sind weitere Studien nötig. (EGU General Assembly 2021; abstract)

Quelle: European Geosciences Union (EGU)

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