Rätsel gelöst? Forscher könnten den Ursprung des ältesten Gesteins der Erde aufklärt haben – der 4,02 Milliarden Jahre alten Acasta-Gneis-Formation in Kanada. Ihre Analysen und Modelle legen nahe, dass dieses für die junge Erde ungewöhnlich silikatreiche Gestein durch einen Einschlag entstand. Dieser heizte die ursprüngliche Erdkruste auf fast tausend Grad auf und schuf so den uralten Gneis, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.
Wie es vor mehr als vier Milliarden Jahren auf unserem Planeten aussah, ist noch immer weitgehend unbekannt. Denn bis auf einige winzige Zirkonkristalle sind aus der Ära des Hadaikums kaum steinerne Zeitzeugen erhalten. Die Zirkoneinschlüsse deuten aber darauf hin, dass damals ein Großteil der Erdkruste vermutlich aus eisenreichem, basaltischen Gestein bestand – den Überresten eines Magmaozeans. Auch Wasser und möglicherweise sogar milde Bedingungen könnte es im Hadaikum schon gegeben haben.
Seltsam anders
Ein steinerner Zeitzeuge jedoch gab bisher Rätsel auf: der Acasta-Gneis in Kanada. Diese bis zu 4,02 Milliarden Jahre alte Gesteinsformation gilt als das älteste Gestein der Erde – und als einzige noch erhaltene Formation aus dem Hadaikum. Seltsam nur: Dieses silikat- und magnetitreiche Gestein passt nicht ins Bild einer basaltischen Urkruste. Und auch von den uralten Kernen der Kontinente unterscheidet sich ihre geochemische Zusammensetzung.
Doch woher kommt dann der rätselhafte Acasta-Gneis? Und wodurch ist er entstanden? Um das zu klären, haben Tim Johnson von der Curtin University im australischen Perth und seine Kollegen die chemischen Merkmale der ältesten Teile des Acasta-Gneises erneut untersucht und mithilfe von Computermodellen mögliche Entstehungsszenarien simuliert.
Große Hitze, aber wenig Druck
Das Ergebnis: Das Urzeit-Gestein muss einst unter hohen Temperaturen, aber relativ geringem Druck entstanden sein. Unter diesen Bedingungen wurde durch teilweises Aufschmelzen der basaltischen Urkruste der felsische Gneis gebildet. Diese Umwandlung kann damit nicht in den heißen Tiefen der Erdkruste stattgefunden haben, sondern muss in den oberen drei Kilometern der Kruste abgelaufen sein – sonst wäre der Druck zu hoch.
„Wir haben ermittelt, dass Gesteine in den obersten drei Kilometern der mafischen Kruste geschmolzen sein müssen, um diese bis heute erhaltene Gesteinsformation zu bilden“, berichten die Forscher. Um aus der wasser- und eisenreichen Basaltkruste den Acasta-Gneis zu erzeugen, waren den Modellen nach Temperaturen von mindestens 800 bis 900 Grad und ein sehr steiler Hitze-Druck-Gradient nötig.
Einschlag als Hitze-Lieferant?
Seltsam nur: „Das würde eine Hitzequelle erfordern, die über das hinausgeht, was normalerweise in der Erdkruste verfügbar ist“, erklären Johnson und seine Kollegen. Ihren Schlussfolgerungen nach kommt dafür am ehesten der Einschlag eines oder mehrerer großer Meteoriten in Frage. So könnte ein Asteroid von rund zehn Kilometern Größe einen 120 Kilometer großen Krater erzeugt haben, in dessen Umkreis das Krustengestein bis in drei Kilometer Tiefe aufgeschmolzen wurde.
Zeitlich würde ein solches Ereignis gut in das Hadaikum passen, denn damals durchlebte die junge Erde eine Phase besonders häufiger Einschläge. Viele bei der Planetenbildung übriggebliebene Trümmer kollidierten damals mit unserem Planeten und prägten die ersten rund 600 Millionen Jahre der Erdgeschichte. Nach Ansicht von Johnson und seine Kollegen könnte auch der Acasta-Gneis diesem Bombardement seine Entstehung verdanken. (Nature Geoscience, 2018; doi: 10.1038/s41561-018-0206-5)
(Goldschmidt Conference, 14.08.2018 – NPO)
