Die Erde war in ihrer Frühzeit fast komplett von Ozean bedeckt. Wann die ersten großen Landmassen auftauchten, war bisher strittig. Jetzt haben deutsche Forscher neue Hinweise dazu in 2,7 Milliarden Jahre alten Sedimenten gefunden. Demnach erhob sich das Festland früher als bisher angenommen aus dem Meer, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Geology“ berichten.
Die heutige Erdoberfläche ist zu 71 Prozent von Ozeanen und zu nur 29 Prozent von Festland bedeckt. Wann sich aber diese Kontinente sich erstmals aus dem Meer erhoben, wird unter Wissenschaftlern noch immer kontrovers diskutiert. Computermodelle deuten beispielsweise darauf hin, dass dies erst relativ spät er der Fall gewesen sein könnte. Vor rund 2,7 Milliarden Jahren soll unser Planet demnach noch zu 97 Prozent von Wasser bedeckt gewesen sein.
Uraltes Sedimentgestein als Indikator
Michael Bau von der Jacobs University Bremen und Kollegen aus Köln und Bonn haben dies nun genauer überprüft. Dafür analysierten sie die Isotopenzusammensetzung von Sedimentgestein aus dieser Ära der Erdgeschichte. Die sogenannte Temagami Formation besteht aus eisenhaltigen Ablagerungen und bildete sich vor 2,7 Milliarden Jahren. Frühere Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass diese Gesteine nur Stoffe enthalten, die ursprünglich im Meerwasser gelöst waren.
Die Forscher analysierten nun die Anteile von Isotopen der Spurenelemente Hafnium und Neodym, um daraus auf die Zusammensetzung des damaligen Meerwassers zu schließen. Denn anhand dieser Elemente lässt sich ablesen, ob es vor 2,7 Milliarden Jahren bereits Verwitterungsprozesse und Erosion von Gestein und damit auch freiliegendes Land gegeben hat.
Klare Indizien für Erosion und Verwitterung
Das überraschende Ergebnis: In dem Gestein stießen die Forscher auf eine ungewöhnliche Anreicherung von Hafnium-176 sowie eine Entkopplung von Hafnium- und Neodym-Isotopenzusammensetzung, ähnlich wie sie auch im heutigen Meerwasser beobachtet werden. „Die einzigen natürlichen Prozesse, die dieses Phänomen verursachen können, sind Verwitterung und Erosion von Gesteinen an der Erdoberfläche“, erklärt Bau. „Bei der Verwitterung und Erosion wurde das Hafnium-176 Isotop bevorzugt vom Festland ins Meer transportiert und dort schließlich zusammen mit eisenreichen Sedimenten am neoarchaischen Meeresboden abgelagert.“
Die neuen Ergebnisse zeigen daher, so die Schussfolgerung der Wissenschaftler, dass vor 2,7 Milliarden Jahren schon große Landmassen aus den Ozeanen herausragten, auf denen Gesteine der Verwitterung und Erosion durch Sonne, Wind und Regen ausgesetzt waren. Das aber widerspricht den bisherigen Annahmen: „Wäre die Erde im Neoarchaikum, wie durch Computermodelle errechnet, noch zu mehr als 97 Prozent mit Wasser bedeckt gewesen, hätte sich dieses geochemische Signal gar nicht bilden können“, so Bau. (Geology, 2014; doi: 10.1130/G35014.1)
(Jacobs University Bremen, 14.01.2014 – NPO)
