Frühe Erde mischte extraterrestrisches Platin unter

Zum ersten Mal haben Geologen einen Einblick in die Mischungs- und Differenzierungsprozesse im Inneren der frühen Erde gewonnen. Anhand von Platin aus Meteoriteneinschlägen konnten sie bestimmen, dass die Konvektionsströmungen im Erdinneren 1,5 Milliarden Jahre lang für Mischung sorgten, bis dann die Differenzierung des Erdkerns begann. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Nature“ erschienen.

Komatiit ist ein vulkanisches Gestein, das mehr als 2,7 Milliarden Jahre alt ist und sich in der Frühzeit der Erde im Erdmantel bildete. In ihm haben sich daher wertvolle Informationen über die Zusammensetzung des Erdmantels und die in ihm stattfindenden Prozesse erhalten. Vor die Elemente der Platingruppe geben Geologen Auskunft über die Bildung des Erdkerns, die Differenzierung des Mantels und die Wechselwirkungen zwischen den Erdschichten.

Platin als Indiz

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Wolfgang Maier von der Universität von Westaustralien hat nun Komatiit aus dem Barberton Greenstone Gürtel in Südafrika und dem Pilbara-Kraton in Westausstralien, beides reiche Nickelvorkommen, auf seine Platinwerte hin untersucht. Dabei stellten die Forscher fest, dass zu bestimmten Zeiten erstaunlich wenig Platin im Gestein zu finden war.

„In den ältesten Komatiiten fanden wir den niedrigsten Platingehalt“, erklärt Stephen Barnes, leitender Wissenschaftler des Forschungsprogramms „Minerals Down Under“ der australischen Forschungsorganisation CSIRO. „Der Gehalt steigt erst allmählich vor 3,5 bis 2,9 Milliarden Jahren an. Nach Ansicht der Forscher ist dieser Platinmangel im Verhältnis zu den jüngeren Komatiit-Gesteinen ein Indiz dafür, dass zu dieser Zeit das Erdinnere begann sich zu differenzieren und der Erdkern entstand. „Als der Kern der Erde gebildet wurde, nahm er alles verfügbare Platin mit, für Mantel und Kruste blieb nichts übrig“, so Barnes.

Komatiit-Gestein im Barberton Hügelland in Südafrika © CSIRO

Mischung durch Konvektionsströmungen

Die Kurve der Platinwerte gibt aber auch Hinweise auf die Prozesse im Erdinneren vor dieser Ära. Denn kurz nach der Entstehung der Erde erzeugte ein heftiges Bombardement von Meteoriten den so genannten „Late Veneer“ – eine dünne, platinreiche Schichte von Meteoritentrümmern. Im Laufe der Zeit wurde diese auf der Oberfläche liegende Schicht durch großräumige Konvektionsprozesse – Umwälzungsströmungen – allmählich in die Tiefe transportiert und dort untergemischt. Wann genau das das Fall war du wie lange diese Mischungsphase anhielt war bisher noch nicht geklärt.

Jetzt aber haben Maier und seine Kollegen hier wichtige Hinweise gewonnen. Denn aus den Platinkonzentrationen schlussfolgern sie, dass der Mischungsprozess rund 1,5 Milliarden Jahre angehalten haben muss. Damit ist dies das erste Mal überhaupt, dass diese Phase der Erdentwicklung datiert werden konnte. Bedeutung hat dies vor allem auch für das Verständnis der Mantelprozesse und ihrer Dynamik, den Kräften, die die Plattentektonik und damit auch Erdbeben und Vulkanismus hervorrufen.

(CSIRO, 03.08.2009 – NPO)