Geologie: Aus einer anderen Welt

Steinen geht es wie Menschen: Je älter sie sind, desto mehr Falten haben sie. Während menschliche Gesichter von Wind, Wetter und widrigen Lebensumständen gezeichnet sind, erhalten Gesteine ihre Runzeln vor allem dann, wenn sie in der Erdkruste so richtig durchgeknetet werden. Die Wahrscheinlichkeit dafür steigt mit den Jahrmillionen. Insofern mussten die gefalteten grauen und rötlichen Schichten, die Wissenschaftler an der Hudson-Bay in Kanada untersuchten, schon einige Jahre alt sein. Die Analyse im Labor brachte allerdings eine Sensation: 4,28 Milliarden Jahre haben die basaltartigen Gesteine und Sedimente überdauert und sind damit die ältesten, die bislang auf der Erde gefunden wurden. Das berichten kanadische Forscher um Jonathan O’Neil von der McGill Universität in Montreal im Fachmagazin „Science“ (Band 321, Seite 1828).

Zur Altersbestimmung nutzten die Wissenschaftler unterschiedliche Arten von Atomen ein und desselben chemischen Elements – Isotope sagen Chemiker dazu. Neben den stabilen Isotopen, die über Jahrmillionen unverändert bleiben, gibt es auch radioaktive. Sie zerfallen im Laufe der Zeit und bilden neue Isotope. O’Neil und seine Kollegen bereiteten die Gesteinsproben so weit auf, dass sie die Anzahl der Isotope der Elemente Samarium und Neodym messen konnten. Aus dem Verhältnis von „alten“ zu „neuen“ Isotopen berechneten sie dann das Alter.

Ständiger Austausch von Erdpberfläche und Erdinneren

Mit 4,28 Milliarden Jahren sind die Proben aus dem Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel an der Hudson-Bay 150 Millionen Jahre älter als der Avasta-Gneis in Nordkanada, der bislang als ältestes Gestein der Welt galt. Als die jetzt untersuchten Gesteine entstanden war die Erde gerade einmal 200 Millionen Jahre alt. Mit dem Planeten, den wir heute kennen, hatte sie wenig gemein, sagt Helmut Keupp vom Institut für Geologische Wissenschaften an der Freien Universität (FU) Berlin. „Damals gab es außer Felsen nichts, der Planet war absolut lebensfeindlich“, sagt er. Fast eine halbe Milliarde Jahre sollte es noch dauern, bis im Ozean die ersten Bakterien entstanden. Als endlich das Land von Pflanzen begrünt wurde, waren abermals gut drei Milliarden Jahre vergangen.

Die Entdeckung der kanadischen Kollegen bezeichnet Keupp als Sensation: „Es ist erstaunlich, dass die untersuchten Gesteine so lange erhalten geblieben sind.“ Denn normalerweise wird die Erdkruste ständig erneuert. Sie besteht aus einem guten Dutzend tektonischer Platten, die wie Eisschollen auf dem Erdmantel schwimmen. Dort, wo zwei Platten aufeinander treffen, taucht die schwerere unter die leichtere ab. Dabei wird ständig Material von der Oberfläche mehrere Kilometer in die Tiefe gezogen. Dort unten schmelzen die Gesteine und werden irgendwann über Vulkane wieder zutage gefördert. Ein großer Teil der Gesteinsschmelze kommt allerdings unter den Ozeanen zurück zur Erdoberfläche. An den mittelozeanischen Rücken quillt ständig Lava empor und bildet neue ozeanische Kruste – quasi als Ausgleich für die Gesteine, die tausende Kilometer weiter in den Untergrund abtauchen.

„Auch in Sibirien, Südafrika und Grönland gibt es solche alten Festlandsblöcke“

Das Problem dabei: Infolge der Plattenbewegung verschwindet früher oder später jedes Gestein wieder im Erdmantel. Besonders betroffen ist die ozeanische Kruste. Sie hat eine höhere Dichte als Kontinente und muss deshalb bei Plattenkollisionen immer abtauchen – weshalb die ältesten Stücke Ozeanboden heute nicht älter als 180 Millionen Jahre sind.

Doch auch Kontinente werden im Lauf der Erdgeschichte in die Tiefe gezwungen. Manche Gesteine haben aber Glück. „Es gibt sehr alte Festlandsblöcke, die so groß und stabil sind, dass sie mehrere Plattenkollisionen überstanden haben“, sagt Keupp. Die Spuren der Kontinentzusammenstöße sind zwar deutlich – etwa in Gestalt von Falten im Gestein – aber die Kontinente sind oben geblieben. Dazu gehört auch der Norden Kanadas, wo die mutmaßlich ältesten Gesteine gefunden wurden. „Auch in Sibirien, Südafrika und Grönland gibt es solche alten Festlandsblöcke“, berichtet der Geologe. Sogar auf der Halbinsel Kola im Norden Europas gibt es Gesteine, die 3,5 Milliarden Jahre alt sind.

„In Deutschland sind die Gesteine wesentlich jünger“, sagt Keupp. Auf knapp 900 Millionen Jahre bringen es manche Brocken im Frankenwald – gerade ein Viertel des Nuvvuagittuq-Grünsteingürtels an der Hudson-Bay.