Süddeutsche Zeitung

Geologie:Reise zu den Ursprüngen der Erde

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Bestimmte Felsformationen und fossile Spuren sind die ältesten Zeugen der Erdgeschichte. Sie erlauben einen Blick in die Frühzeit der Welt.

Axel Bojanowski

Als Napoleon Bonaparte mit seinem Heer vor den ägyptischen Pyramiden stand, soll er seine Soldaten mit viel Pathos auf die historische Bedeutung der Bauten hingewiesen haben. Die Ehrfurcht vor altem Gestein ist angemessen. Es gibt einen Eindruck von den Wurzeln des eigenen Daseins. Doch hätten Menschen ein besseres Gespür für Zeitmaßstäbe, so wäre im Angesicht mancher geologischer Wunder mindestens so viel Ehrfurcht aufzubieten.

Alte Felsformationen und darin enthaltene Spuren sind weitaus ältere Zeugen der Erdgeschichte als menschengemachte Bauwerke. Sie erlauben einen Blick in die Frühzeit der Welt. Die Geschichte des Planeten ist nicht - wie man lange glaubte - Tausende, sondern 4,5 Milliarden Jahre alt.

Der Fels an der Hudson Bay

Erst vor wenigen Wochen präsentierten Wissenschaftler im Magazin Science eine Sensation. Am Ufer der Hudson Bay in Kanada fanden sie einen 4,28 Milliarden Jahre alten Fels. Er entstand in der Frühzeit der Erde, als es noch kein Leben auf dem Planeten gab; die Erde war eine karge Felslandschaft.

Relikte aus dieser Zeit finden sich kaum, weil sich die Erdoberfläche im Laufe der Erdgeschichte umwälzt. Wo sich zwei Platten aufeinanderschieben, taucht eine Erdplatte ins Erdinnere ab und schmilzt. Zudem schleifen Wind und Wasser irgendwann jeden Stein zu Staub - oder fast jeden.

Eine atomare Uhr verriet das Alter des Steins von der Hudson Bay. Wie der Sand in einer Sanduhr gleichmäßig rieselt, so zerfallen radioaktive Substanzen im Gestein mit unveränderlicher Geschwindigkeit und erlauben somit eine Altersbestimmung.

Das in dem Stein enthaltene Element Samarium-146 war zu großen Teilen zu Neodym-142 zerfallen. Die Datierung ergab, dass der Stein eine viertel Milliarden Jahre älter ist als der bisherige Rekordhalter - ein Vulkanstein, ebenfalls aus dem Nordwesten Kanadas.

Reise zu den Ursprüngen der Erde

Milliarden Jahre alte Bakterien

Trotz des Wassers auf der Erde dauerte es aber fast eine Milliarde Jahre, bis erste Lebensformen entstanden. In flachen Gewässern bildeten sich Bakterien. Mancherorts gediehen so viele, dass sie klebrige Matten formten, die Staub- und Sandpartikel einfingen. Im Nordwesten Australiens nahe des Ortes North Pole fanden Geologen ein 3,5 Milliarden Jahre altes Exemplar jener sogenannten Stromatolithen - er sieht aus wie ein riesiger Kuhfladen.

1961 entdeckten Wissenschaftler vor der Ostküste des Landes sogar Nachfahren jener ersten Lebewesen: In der Shark Bay vor Ostaustralien lebt im Flachwasser noch heute eine Stromatolithen-Kolonie. Jeder Quadratmeter jener Matten enthält mehr als drei Milliarden Bakterienformen, wie sie schon in der Urzeit existierten. Sie wirken wie lebendes Gestein.

Meeresboden im Gebirge

Wie die Umwelt der ersten Lebewesen aussah, ist noch unklar. Drifteten schon in der Frühzeit der Erde Kontinente und Ozeanböden über die Erde und falteten Gebirge auf? Oder gab es noch keine Plattentektonik? Heute treiben die Erdplatten über den Globus wie Blätter auf einem Teich. Ohne bewegliche Erdkruste wären die heutigen Kontinente längst im Meer versunken; Leben an Land hätte es nie gegeben.

Offenbar waren die Voraussetzungen für höheres Leben schon frühzeitig geschaffen. Vor 2,5 Milliarden Jahren bewegten sich die Erdplatten, haben Geologen unlängst herausgefunden. In China fanden sie 2,5 Milliarden Jahre alte Meeresboden-Reste - mitten in einem heutigen Gebirge.

Die Entdeckung zeigte, dass schon damals Erdplatten über den Globus drifteten und Land entstehen ließen. Denn das Gestein glich jenem, das heute an den sogenannten Mittelozeanischen Rücken entsteht. Jene untermeerischen Gebirgszüge produzieren laufend frische Erdkruste: An den Großbaustellen des Planeten quillt fortwährend Lava heraus, beidseits der Unterwassergebirge driften Erdplatten auseinander. Deren Bewegung türmt Gebirge auf - und hält die Kontinente über Wasser.

Reise zu den Ursprüngen der Erde

Zirkon aus dem Ur-Wasser

Es grenzt an ein Wunder, dass ein noch älteres Relikt als das Gestein in Kanada gefunden wurde. Ein winziger Zirkon-Kristall aus Westaustralien. Er bildete sich vor 4,4 Milliarden Jahren, relativ kurz nach der Entstehung der Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Der Kristall barg neben seinem Alter eine weitere Sensation: Das Verhältnis der enthaltenen Sauerstoff-Teilchen entspricht jenem von Wasser. Offenbar gab es also bereits auf der Ur-Erde Gewässer.

Schlamm der Dino-Ära

Täglich verschluckt die Erde Teile ihrer eigenen Geschichte. An den sogenannten Subduktionszonen der Erdkruste taucht der Ozeanboden ins Erdinnere ab und schmilzt. Im Meeresgrund enthaltene Spuren der Erdgeschichte gehen für immer verloren. Der älteste noch intakte Ozeanboden findet sich im Westpazifik nahe der Marshall-Inseln, er entstand vor 185 Millionen Jahren. Das Sediment dient Geologen als Tagebuch des Dinosaurierzeitalters: Die chemische Analyse des Schlicks lässt die Umwelt der Jura-Zeit wieder aufleben. Doch das kostbare Archiv wird täglich kleiner. Stetig taucht der alte Meeresboden weiter unter die Marianen-Inseln ins Erdinnere ab.

Reise zu den Ursprüngen der Erde

Nackte Platte im Meer

Die Wissenschaftler an Deck des US-Forschungsschiffs Melville, das vergangenes Jahr östlich von Neuseeland kreuzte, wollten eigentlich Bohrungen in den schlammigen Meeresboden treiben. Doch zum Erstaunen der Forscher scheiterte die Routine-Arbeit. Denn statt des gewohnten Schlickbodens tritt im Südpazifik das nackte Gestein der Erdplatte hervor. Weitere Nachforschungen ergaben: Die Platte hat die Ausdehnung des Mittelmeeres. Sie liegt chemischen Untersuchungen zufolge seit 80 Millionen Jahren blank.

Nach gängiger Lehre sollte im irdischen Kreislauf eigentlich alles mit allem zusammenhängen: Winde und Meeresströmungen versorgen auch den entlegensten Winkel des Planeten mit Staub. Tatsächlich bedeckt normalerweise eine Hunderte Meter dicke Schlammschicht das Gestein des Meeresbodens.

Auch in der betreffenden Pazifikgegend verzeichnen Seekarten einen entsprechenden Untergrund. Doch sie und sämtliche ozeanografischen Lehrbücher sind falsch, erkannten die Wissenschaftler an Bord der Melville. Der Boden des Südpazifiks gleicht in weiten Teilen jenem vor 80 Millionen Jahren.

Reise zu den Ursprüngen der Erde

Die ersten Fußspuren

Der Geologe Reginald Sprigg machte 1946 auf einer Expedition durch die Ediacara Hills in der australischen Wüste eine historische Entdeckung. Als er während einer Mittagspause beim Essen einen Stein umdrehte, erblickte er darauf feine Abdrücke, die jenen glichen, die Blätter im Schlamm hinterlassen.

Wie sich herausstelle, waren es die Abdrücke der ältesten mehrzelligen Lebensformen. Seither wurden Fossilien aus jener rätselhaften Ediacara-Zeit unter anderem in England, China, Westafrika und Kalifornien gefunden. Sie lebten vor etwa 600 bis 540 Millionen Jahren.

Viele der blattartigen, gerippten Objekte sind flach wie Pfannkuchen, manche erinnern an Farne, andere an Fischfilets. Sie sonnten sich von Räubern unbehelligt in den Flachmeeren des späten Präkambriums wie in einem "Garten Ediacara" ohne jede Fressfeinde - nie fand man Bissspuren an den Fossilien. Ein gallertartiges Skelett verlieh den schleimigen, quallenähnlichen Wesen Festigkeit. Manche waren einen Meter groß. Die Ediacara verfügten weder über komplizierte innere Organe noch erkennbare Körperöffnungen wie Mund und Darmausgang.

Doch sogar Lebewesen auf Beinen bevölkerten offenbar die Ediacara-Welt, berichtete kürzlich der Geologe Loren Babcock von der Ohio State University. Babcock hatte nahe des Ortes Goldfield in Nevada in den USA eine 570 Millionen Jahre alte Fußspur aus der Ediacara-Zeit gefunden. Zwei parallele Reihen von Punkten, jeder mit einem Durchmesser von etwa zwei Millimetern.

Es handele sich wohl um die ältesten bekannten Fußspuren eines Tieres, sagte der Forscher. Vor 570 Millionen Jahren schwappte ein Meer im Westen Nevadas. Der Gliederfüßer hinterließ seine Abdrücke im weichen Schlick. Er muss sich auf spindeldünnen Beinen bewegt haben. Nachfahren des Urzeit-Krabblers gibt es nicht; fast alle Ediacara-Wesen sind vor rund 540 Millionen Jahren auf mysteriöse Weise ausgestorben

Reise zu den Ursprüngen der Erde

Biotope im ewigen Eis

Auch in der Antarktis trotzen manche Regionen den natürlichen Einflüssen der Umgebung. Dort bleiben zum Beispiel die sogenannten Trockentäler seit Jahrmillionen eisfrei. Gebirge blockieren den Zustrom von Gletschern, Fallwinde tauen jede Schneeflocke. Auf den ersten Blick erscheinen die Täler karg und unwirtlich. Doch trotz extremer Kälte gedeihen in Gestein und Seen Mikroben, Flechten, Fadenwürmer und Algen.

Sie geben Wissenschaftlern eine Vorstellung davon, wie das Leben auf der Erde oder auf anderen Planeten begonnen haben könnte. Vermutlich nutzen die Mikroorganismen winzige Spuren von Feuchtigkeit. Wind treibt Staub auf die von fünf Meter dicken Eisplatten bedeckten Seen. Das Sediment sinkt allmählich durchs Eis und versorgt Lebewesen im Wasser. Dennoch bleibt rätselhaft, wie sich diese Biotope seit Urzeiten erhalten haben.

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Quelle:
SZ vom 31.10.2008/mcs
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