Vor etwa 3,7 Milliarden Jahren sah die Erde ganz anders aus als heute. Damals war sie von zahlreichen aktiven Vulkanen geprägt, und ihre Gesteinskruste bildete sich kontinuierlich neu und zerfiel immer wieder.

Ein zentrales Problem, dem sich Wissenschaftler bei der Untersuchung dieser längst vergangenen Ära der Erdgeschichte gegenübersehen, ist die extrem geringe Verfügbarkeit von Gesteinsproben aus dieser Zeit. Jede erhaltene Probe stellt somit einen wertvollen Schatz dar, der Einblicke in die frühe Entwicklung der Erde gewährt. Aus diesem Grund haben alte Gesteinsstücke aus der Region Murchison in Westaustralien das Interesse der Forscher geweckt.

Eine neue Studie, die im Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht wurde, untersucht eine besondere Art von vulkanischem Gestein namens „Anorthosit“. Diese Gesteine zählen zu den ältesten der Welt.

Die Forschung wurde von Wissenschaftlern der University of Western Australia in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstitutionen geleitet. Ihr Schwerpunkt lag auf der Analyse winziger Kristalle in diesen Gesteinen, die als „Plagioklas“ bezeichnet werden. Diese Kristalle haben die Fähigkeit, ein äußerst präzises chemisches Protokoll über die Umwelt, in der sie entstanden sind, zu speichern, insbesondere wenn die Forscher unberührte Teile dieser Kristalle gewinnen können.

Die Geheimnisse von Strontium und Calcium

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf die Isotope zweier chemischer Elemente, Strontium und Calcium. Isotope sind Atome desselben Elements, die zwar die gleiche Anzahl von Protonen im Kern haben, sich jedoch in ihrer Masse und anderen Eigenschaften unterscheiden.

Die Isotope dieser beiden Elemente, insbesondere Strontium und Calcium, fungieren gewissermaßen als präzise Uhren, die dokumentieren, was während ihrer Kristallisation vor Milliarden von Jahren geschah. Die Wissenschaftler untersuchen speziell, was mit dem Erdmantel geschehen ist: Gab es eine frühzeitige Phase der Auswaschung oder nicht? Mit Auswaschung hier ist gemeint, dass der Mantel einen Teil seiner Gesteine verloren hat, die zur Bildung von Magma in der Erdkruste führen können, Gesteinen, die sich unter der Erdoberfläche bewegen und Vulkane speisen.

In dieser längst vergangenen Zeit waren diese Gesteine für den Aufbau der kontinentalen Kruste von Bedeutung. Das Auftreten von „Auswaschung“ gilt daher als Hinweis darauf, wann der Aufbau der ersten großen Kontinente im geologischen Sinne begann.

Überraschende Ergebnisse

Die zentrale Erkenntnis der Studie war unerwartet. Die Daten, die die Wissenschafter erhielten, deuten darauf hin, dass das Wachstum der ersten Kontinente aus dieser Magma etwa vor 3,5 Milliarden Jahren begann, also etwa eine Milliarde Jahre nach der Entstehung unseres Planeten. Dies bedeutet nicht unbedingt, dass es vor diesem Zeitpunkt keine Kruste gegeben hat; möglicherweise war dies der Fall, aber die Studie konzentriert sich insbesondere auf den Aufbau stabiler und großer Kontinente in dieser Zeit, was sich von den bisherigen Auffassungen der Geologen unterscheidet.

Die Rolle des Mondes

Das Forschungsteam beschloss zudem, ihre Messungen mit Anorthosit-Gesteinen vom Mond, die aus den Apollo-Missionen vor mehr als einem halben Jahrhundert stammen, zu vergleichen. Die Ergebnisse dieser Vergleiche stimmten laut der Studie gut mit der Hypothese überein, dass Erde und Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren eine ähnliche Urstruktur hatten.

Diese Hypothese, bekannt als „Große Kollision“, besagt, dass ein Objekt in der Größe des Mars vor langer Zeit mit der jungen Erde kollidierte. Diese gewaltige Energie führte dazu, dass große Gesteinsstücke ins All geschleudert wurden, aus denen später der Mond entstand.

Diese Erkenntnisse korrigieren das Verständnis der Wissenschaftler über die frühe Geschichte der Erde und haben somit Auswirkungen auf das Verständnis der frühen Lebensgeschichte auf unserem Planeten. Das Verständnis, wann die Kontinente entstanden sind, ist entscheidend für die Erforschung von Klima, Ozeanen und der Umwelt, die das Leben unterstützt haben.