Ein Forscherteam hat eine neuartige Methode zur Analyse der komplexen Erdgeschichte Australiens entwickelt, die auf in Mineralien eingeschlossenen kosmischen Signalen basiert. Diese Signale sind entscheidend für das Verständnis der Entwicklung der Landschaften über Millionen von Jahren.

Die Forscher, angeführt von Wissenschaftlern der Curtin University in Australien in Zusammenarbeit mit der Universität Göttingen und der Universität zu Köln, haben eine Technik erarbeitet, die sich auf kleine Kristalle des Minerals Zirkon stützt, die in den alten Stränden Australiens vorkommen.

Das Geheimnis der kosmischen Strahlung

Gemäß der Studie, die in der Fachzeitschrift „PNAS“ veröffentlicht wurde, gilt Zirkon als eines der härtesten Mineralien auf der Erde. Es ist bekannt für seine Fähigkeit, Wettereinflüssen und Erosion standzuhalten, wodurch es Millionen von Jahren in Gesteinen und Sedimenten überdauert hat und somit eine ideale geologische Aufzeichnung darstellt.

In jedem Zirkonkristall befindet sich eine winzige Menge des seltenen Gases Krypton. Dieses Gas entsteht, wenn Mineralien hochenergetischer kosmischer Strahlung ausgesetzt sind, während sie sich an der Erdoberfläche befinden. Die kosmische Strahlung besteht aus hochenergetischen Teilchen, hauptsächlich Protonen, und manchmal aus schwereren Atomkernen, die aus dem Weltraum zur Erde gelangen, sei es von der Sonne oder von gewaltsamen Ereignissen außerhalb unseres Sonnensystems, wie Überresten von Sternenexplosionen oder möglicherweise von aktiven galaktischen Kernen.

Beim Eintritt dieser Strahlung in die Atmosphäre kollidiert sie mit Atomen und erzeugt eine Dusche sekundärer Partikel, von denen einige die Erdoberfläche erreichen. Da sie messbare Spuren in bestimmten Mineralien und Gesteinen hinterlassen, können Wissenschaftler diese als Werkzeug nutzen, um zu bestimmen, wie lange Gesteine der Oberfläche ausgesetzt waren oder wann Bestattungs- und Erosionsprozesse im geologischen Zeitrahmen stattfanden.

Durch die Analyse der Kryptonmenge in diesen Kristallen konnten die Wissenschaftler schätzen, wie lange die Kristalle in der Nähe der Oberfläche verbracht haben, bevor sie erneut vergraben wurden. Dies funktioniert wie eine kosmische Uhr, die die Geschwindigkeit der landschaftlichen Veränderungen im geologischen Zeitrahmen aufzeigt.

Ein Fenster in die Vergangenheit

Diese neue Methode eröffnet den Wissenschaftlern ein Fenster in die uralte Geschichte der Erde und ermöglicht es, die ältesten stabilen Naturräume zu erforschen und zu verstehen, wie sie durch tektonische Prozesse und klimatische Veränderungen über Millionen oder sogar Milliarden von Jahren beeinflusst wurden.

Die Ergebnisse dieser Studie sind auch wichtig für das Verständnis von Erosions- und Sedimentationsprozessen, was wiederum zur Klärung beiträgt, wie wertvolle Mineralien in bestimmten Regionen konzentriert und gebildet werden, einschließlich der mineralreichen Sandablagerungen, die Australien auszeichnen.

Diese Technik dient nicht nur der Rekonstruktion der Geschichte der alten Landschaften Australiens, sondern könnte sich auch als leistungsstarkes Werkzeug erweisen, um zu verstehen, wie die Erdoberfläche auf zukünftige klimatische und tektonische Veränderungen reagiert. Zudem kann sie dazu beitragen, Vorhersagemodelle für die Verteilung und Nachhaltigkeit von Naturressourcen auf lange Sicht zu verbessern.