Die ältesten Kristalle der Welt zeigen, dass es auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren Regen und Ozeane gab

Die ältesten Kristalle der Welt weisen Hinweise darauf auf, dass sie während ihrer Entstehung Süß- und Salzwasser ausgesetzt waren, wie eine neue Studie zeigt. Dies deutet darauf hin, dass es auf der sehr frühen Erde Ozeane und Land gab, auf denen sich Regenwasser sammeln konnte. Obwohl es in vielerlei Hinsicht höllisch ist, weist es auf die Existenz eines Planeten hin, der dem Planeten, den wir heute kennen, mehr als alles andere im Sonnensystem ähnelt, und weist auf Möglichkeiten für die Entwicklung von Leben hin.

Die meisten Spuren der frühen Erde wurden längst durch den Erdmantel recycelt, so dass nichts mehr zu untersuchen ist. Die Jack Hills Mountains in Westaustralien enthalten Zirkonkristalle, die bis zu 4,4 Milliarden Jahre alt sind. Sie sind klein und in jüngeres Sedimentgestein eingebettet, aber sie sind die ältesten Mineralien auf dem Planeten und liefern wichtige Hinweise auf den Zustand der Erde zum Zeitpunkt ihrer Entstehung.

Viele Zirkone weisen Hinweise darauf auf, dass sie sich in Wasser gebildet haben, und die Art des darin enthaltenen Sauerstoffs verrät die Beschaffenheit des Wassers. Die Ozeane enthalten Wasser, das hauptsächlich aus Sauerstoff-16-Atomen besteht, aber auch einige Sauerstoff-18-Atome enthält. „Wenn Wasser verdunstet, verdunstet mehr Sauerstoff.“ Dr. Hugo Ollerock Leichtere Moleküle können leichter entkommen, sagte die Curtin University gegenüber IFLScience. „Die Temperaturen werden größtenteils kontrolliert und je näher man den Polen kommt, desto heller wird es.“ Wenn verdunstete Partikel als Regen fallen, verringern die entstehenden Seen die Verfügbarkeit von Sauerstoff18.

Milliarden Jahre später war Ollerok Teil eines Teams, das anhand seines Isotopenverhältnisses die Art des Wassers ermittelte, in dem sich Zirkon bildet. Die überwiegende Mehrheit der Jack Hills-Zirkone, die das Team untersuchte, entstand entweder in der Erde, ohne dass sie überhaupt Wasser ausgesetzt waren, oder unter dem Ozean. Allerdings weist ein kleiner Teil stattdessen Isotopenwerte auf, die mit einer Bildung im Regenwasser vereinbar sind. Es ist erwähnenswert, dass alle diese Elemente in der untersuchten Stichprobe aus zwei Zeiträumen stammen: einem engen Bereich vor etwa 3,4 Milliarden Jahren und von vor 3,9 bis 4,02 Milliarden Jahren.

Die ältesten geologischen Aufzeichnungen über den Wasserkreislauf stammen aus der Zeit vor 3,2 Milliarden Jahren. Geologen waren zuversichtlich, dass der Zyklus schon lange davor begann, konnten aber nicht wissen, wie lange davor.

„Um das Jahr 2000 herum war die große Theorie, dass die Erde vor vier Milliarden Jahren völlig trocken war“, sagte Ollerok gegenüber IFLScience. „Die Landschaft war trostlos, der Himmel orange und das Land braun. Dann wurden im Jahr 2001 Beweise für Wasser vor mehr als 4 Milliarden Jahren gefunden. Wir kannten die Zusammensetzung nicht, aber es war dramatisch genug, um das Paradigma zu ändern. ” Dies führte zu einer vollständigen Umkehrung, da die allgemeine Annahme war, dass die gesamte Erde zu dieser Zeit wahrscheinlich von einem globalen Ozean bedeckt war und höchstens kleine Inseln sichtbar waren.

Die Arbeit von Ollerok und seinen Kollegen zeigt jedoch, dass es zu dieser Zeit Land gegeben haben muss, auf dem sich Süßwasserseen bilden konnten, sonst hätte sich der Regen mit dem Meerwasser vermischt, ohne dass sich das Isotopenverhältnis verändert hätte.

Die Tatsache, dass Zirkon im Süßwasser selten vorkommt, könnte darauf hindeuten, dass es in diesem Land nicht besonders häufig vorkam, aber das sagt nur die Geschichte eines Ortes auf der Erde aus. „Etwa 5 bis 10 Prozent der in den Jack Hills gefundenen Zirkone sind 4 Milliarden Jahre oder älter. Der zweithöchste Prozentsatz anderswo liegt bei einem von 10.000“, sagte Ollerok gegenüber IFLScience. Dies „verzerrt unser Verständnis der frühen Erde“, beklagte er. Möglicherweise gab es zu dieser Zeit eine halbe Welt entfernt große Trockengebiete, die seitdem durch den Erdmantel recycelt wurden.

Auch das Fehlen von Zirkon im Süßwasser vor 4,1 Milliarden Jahren oder zwischen diesen beiden Zeiträumen beweist nicht, dass die Erde zu dieser Zeit nicht existierte. Möglicherweise fehlt es einfach in der begrenzten Stichprobe, mit der das Team arbeiten musste.

Die Debatte darüber, ob das Leben in der Nähe hydrothermaler Quellen auf dem Meeresboden entstanden ist oder in einem „kleinen warmen Becken“, wie Darwin vorgeschlagen hat, geht weiter. Diese Arbeit zeigt, dass beide zu früh vorhanden waren, um eine der beiden Optionen möglich zu machen.

Die Studie ist veröffentlicht in Natürliche Erdwissenschaften.