Edelsteine mit Innenleben: 2,5 Milliarden Jahre alte Rubine zeugen von urzeitlichem Leben. Denn in diesem Korund-Mineral haben Forscher Spuren von Kohlenstoff entdeckt, dessen Isotope auf einen biologischen Ursprung schließen lassen. Die Einschlüsse im Rubin könnte daher Reste früher Cyanobakterien sein. Es ist sogar wahrscheinlich, dass erst die Präsenz ihrer organischen Reste die Bildung der Edelsteine möglich machte, wie die Wissenschaftler berichten.
Rubine sind begehrte Edelsteine, aber auch nützliche Rohstoffe für Laser und Sensoren. Dieses Korund-Mineral besteht aus einem Aluminiumoxid (Al2O3), in dessen Kristallgitter Chromatome eingelagert sind – diese Fremdatome sorgen für die rote Farbe. Damit das spezielle Kristallgitter des Rubins entsteht, müssen aluminiumreiche, aber siliziumarme Minerale unter Hitze und Druck verschmelzen. Deshalb sind Rubine nur dort entstanden, wo einst Kontinentplatten aneinanderstießen und diese Bedingungen schufen.
Uralte Rubine
Doch es könnte noch einen weiteren Faktor geben, der an manchen Orten die Rubinbildung förderte: Leben. Ein mögliches Indiz dafür haben Chris Yakymchuk von der University of Waterloo in Kanada und seine Kollegen im Westen Grönlands entdeckt. Dort entnahmen sie Proben aus einigen der ältesten Rubinvorkommen der Erde. Sie entstanden, als vor 2,5 Milliarden Jahren die Plattentektonik den nordatlantischen Kontinentsockel zusammenschob und dabei Magma aus der Tiefe aufsteigen ließ.
Erste Analysen der Rubinproben ergaben, dass diese Edelsteine bei rund 600 bis 700 Grad Hitze und unter vier bis sieben Kilobar Druck gebildet wurden. Auch Fluide in Form heißer Flüssigkeiten mit erhöhtem Kohlendioxidgehalt waren für die Korund-Entstehung nötig, wie Yakymchuk und sein Team ermittelten. Doch dazu kam noch ein unerwarteter Helfer, wie winzige Verunreinigungen im Korund-Schiefer der Fundstelle verrieten.
Graphiteinschlüsse mit überraschend leichtem Kohlenstoff
Im Inneren der uralten Rubine entdeckte das Forscherteam winzige Einschlüsse von Graphit – reinem Kohlenstoff. Prinzipiell ist dies nicht ungewöhnlich, weil der Kohlenstoff aus umgebendem Gestein oder Fluiden stammen kann. Doch Isotopenanalysen enthüllten Überraschendes: Der Kohlenstoff im Rubin war für geochemisch gebildetes Graphit zu leicht. Er enthielt einen deutlich geringeren Anteil des schwereren Kohlenstoff-Isotops 13C, als man bei anorganischen Prozessen erwarten würde.
„Der Graphit in diesen Rubinen ist wirklich einzigartig“, sagt Yakymchuk. Den Modellrechnungen der Wissenschaftler nach stammte dieser Kohlenstoff am ehesten aus organischem Material – und damit aus möglichen Relikten frühen Lebens. „Basierend auf den Isotopenwerten dieses Graphits kamen wir zu dem Schluss, dass diese Kohlenstoffatome einst in urzeitlichem Leben steckten – höchstwahrscheinlich in Form toter Mikroorganismen wie Cyanobakterien“, erklärt der Forscher.
Relikte frühen Lebens im Edelstein
Damit könnten die alten grönländischen Rubine die Spuren von Leben konserviert haben, das vor mehr als 2,5 Milliarden Jahren auf der Erde existierte – zu einer Zeit, als die Erdatmosphäre gerade erst begann, sich mit Sauerstoff anzureichern. „Das ist das erste Mal, dass wir Relikte frühen Lebens in Rubin-enthaltendem Gestein finden“, sagt Yakymchuk. Die Organismen waren wahrscheinlich in der Flüssigkeit enthalten, die ins Gestein eindrang und der Rubinbildung Vorschub leistete.
Es könnte sogar sein, dass ohne die Präsenz dieses biogenen Graphits damals gar keine Rubine entstanden wären, wie die Forscher erklären. Denn erst das kohlenstoffhaltige Fluid begünstigte die Entfernung von Siliziumdioxid aus den Vorläufergesteinen – und machte sie damit ausreichend siliziumarm, um Korund bilden zu können, wie die geochemischen Modellrechnungen ergaben. (Ore Geology Reviews, 2021; doi: 10.1016/j.oregeorev.2021.104417)
Quelle: University of Waterloo
