Ältestes Gestein der Erde Entstehung der Erde: Magma-Gestein in Grönland bestätigt Kollisionstheorie

Forscher haben anhand der Analyse von 3,6 Milliarden Jahre altem Gestein in Grönland nachgewiesen, dass die Erde einst fast vollständig geschmolzen war und von einem Hunderte Kilometer tiefen Magma-Ozean bedeckt wurde. Die seltenen Beweise stützen die These, dass unsere heutige Erde vor 4,5 Milliarden Jahren aus einer Kollision der Protoerde mit dem Protoplaneten Theia entstand.

Meta-Basalt des Isua-Suprakrustengürtels in Südwest-Grönland
Sieht auf den ersten Blick aus wie normaler Basalt. Doch der Isua-Suprakrustengürtel in Südwest-Grönland besteht aus dem mit 3,6 Milliarden Jahren ältesten Gestein der Erde. Bildrechte: Hanika Rizo

Nach der sogenannten Kollisionstheorie entstand die Erde vor 4,5 Milliarden Jahren aus einem Zusammenprall der Protoerde Gaia mit dem kleineren Protoplaneten Theia. Die freigesetzte Energie dieses letzten großen Impakts ließ den Großteil der beiden Himmelskörper zur heutigen Erde verschmelzen und aus einem aufgeschleuderten Rest den Mond entstehen, so die Theorie.

Hunderte Kilometer tiefer Magma-Ozean

Impakt von Protoplanet Theia auf Protoerde Gaia
Laut der Kollissionstheorie verschmolzen Protoerde und der einschlagende Protoplanet Theia zur heutigen Erde. Bildrechte: imago/Science Photo Library

In der Wissenschaft ist man sich weitgehend sicher, dass ein solcher "mondbildender Impakt" genug Energie erzeugt hätte, um das Erdinnere zu schmelzen und die gesamte Erdoberfläche mit einem mehrere Hundert Kilometer tiefen Meer aus glühendem Magma zu überziehen. Es wird angenommen, dass die Abkühlung und Aushärtung dieses "Magma-Ozeans" entscheidenden Einfluss auf die geologische Struktur der Erde sowie die Bildung der frühen Erdatmosphäre hatte.

Allerdings konnte das Modell des "Magma-Ozeans" bislang nicht valide belegt werden, da die dafür notwendigen geochemischen Isotopennachweise fehlten. Grund für die fehlenden "Tracer" waren tektonische Prozesse in der Erdgeschichte, durch die fast alle Gesteine, die älter als vier Milliarden Jahre waren, regelrecht "recycelt" wurden.

3,6 Milliarden Jahre altes Gestein

Forschern unter der Leitung der University of Cambridge ist es nun jedoch gelungen, die chemischen Spuren des "Magma-Ozeans" in 3,6 Milliarden Jahre alten Gesteinen im Südwesten Grönlands nachzuweisen. Die Steine des dortigen Isua-Suprakrustengürtels sehen zwar aus wie normaler Basalt, sind aber in Wirklichkeit das älteste bekannte Gestein der Erde. "Es ist erstaunlich, dass wir diese Gesteine überhaupt in den Händen halten können, geschweige denn, dass wir so viele Details über die frühe Geschichte unseres Planeten erhalten", sagt Dr. Helen Williams vom Cambridge Department of Earth Sciences. Die Wissenschaftlerin ist zugleich die Hauptautorin einer in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie zur Thematik.

Herkunft aus dem Innern der Erde

Magma-Ozean auf der jungen Erde
Vor 4,5 Milliarden Jahren war die Erde von einem "Magma-Ozean" bedeckt. Bildrechte: IMAGO / StockTrek Images

Williams und Kollegen konnten mithilfe forensisch-chemischer Analysen der Eisen-Isotopenzusammensetzung des Isua-Meta-Basalts rekonstruieren, aus welchen Bereichen des Erdmantels das Gestein ursprünglich stammte. Dabei wiesen sie anhand bestimmter Kristalle nach, dass das untersuchte Gestein nur aus Bereichen des Erdinnern stammen konnte, die sich bei der Aushärtung von Magma-Ozeanen gebildet haben müssen. "Die Proben mit dem Eisen-Fingerabdruck haben auch eine Wolfram-Anomalie – eine Signatur der Erdentstehung – was uns vermuten lässt, dass ihr Ursprung auf diese urzeitlichen Kristalle zurückgeführt werden kann", so Williams.

Es muss noch mehr Beweise geben

Die Forschungen von Williams und Kollegen unterstützen nicht nur die Theorie, dass die Erde einst fast vollständig geschmolzen war, sondern legen obendrein nahe, dass auch andere Gesteine auf der Erdoberfläche Beweise für alte Magma-Ozeane enthalten könnten. So deuten die Studienergebnisse unter anderem darauf hin, dass jüngere Hotspot-Vulkane wie etwa jene auf Hawaii von uralten Prozessen beeinflusst sein könnten und von Tiefen des Erdinnern gespeist werden, die normalerweise außerhalb unserer Betrachtung liegen.

(dn)

Screenshot aus Zu den Vulkanen von Kamtschatka - Biwak nonstop 40 min
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