Geologisch gesehen sind die Basalte der kanadischen Baffin-Bay recht jung. Sie brachen aus, kurz nachdem die Saurier von der Erde verschwunden waren und sich der Nordatlantik öffnete. 62 Millionen Jahre ist das her - aber das Reservoir, aus dem die Basaltlava stammt, ist uralt:
"Wir hätten nie gedacht, dass diese Teile des Erdmantels, die für den Ausbruch dieser Basalte zu Lava geschmolzen sind, überhaupt noch existieren. Sie stammen nämlich aus einem Reservoir, das irgendwie das gesamte Erdalter überlebt hat."
Die Basalte der Baffin Bay entstanden, als der Hotspot, der heute noch die Vulkane auf Island speist, das erste Mal in Erscheinung trat, erklärt Matthew Jackson von der Boston University. Darauf, dass diese Basalte ein unerwartetes Fenster in die früheste Erdgeschichte öffnen, deuten geochemische Analysen hin:
"Die Gesteine der Baffin Bay zeigen eine sehr ungewöhnliche Zusammensetzung bei den beiden Helium-Varianten Helium-3 und Helium-4. Die Erde hat seit ihrer Entstehung ständig Helium-3 verloren, während Helium-4 durch den radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium immer wieder nachgeliefert wird. Die Basalte der Baffin Bay haben hohe Gehalte an Helium-3. Sie stammen also aus einem Reservoir, das sich chemisch nicht verändert hat."
Richard Carlson von der Carnegie Institution in Washington DC. Die Zone, aus der diese Basalte stammen, muss der Plattentektonik entkommen sein. Matthew Jackson:
"Der Blei war der Schlüssel für unsere Interpretation. Bestimmt man über die Bleiisotope das Alter, passen die Basalte genau ins Bild. Sie sind 4,55 bis 4,45 Milliarden Jahre alt. Diese Laven sind wie Zeitkapseln, die uns verraten, wie die frühe Erde zusammengesetzt war und wie alles begonnen hat."
Das Ausgangsmaterial des Basalts ist also kaum jünger als die Erde selbst. Der Erdkern hatte sich gerade gebildet - und der Kreislauf von der Entstehung neuer Erdkruste und ihrer Vernichtung noch nicht begonnen. Carlson:
"Die Gesteine der Erdkruste unterscheidet sich stark von der durchschnittlichen Zusammensetzung des Erdmantels. Die Kruste entsteht, weil Teile des Erdmantels aufschmelzen und als Lava ausbrechen. Die Erdkruste hat eine andere Zusammensetzung als ihr Ausgangsmaterial, und auch das Ausgangsmaterial verändert sich, weil ihm ja ein Teil fehlt. Wenn wir mit den Basalte der Baffin Bay das ursprüngliche Material vor uns haben, bekommen wir den Nullpunkt für alle chemischen Veränderungen seit 4,3 Milliarden Jahren und können untersuchen, wie der primitive Erdmantel aussah."
Dieser primitive Erdmantel soll auch etwas darüber verraten, wie sich die Erde aus der Kollision von zahllosen Meteoriten namens Chondriten zusammengeballt hat. Carlson:
"Die Zusammensetzung der Chondrite entspricht im Grunde dem Durchschnitt des Sonnensystems, also sollte auch die Erde ursprünglich diese Zusammensetzung gehabt haben. Aber die Baffin Bay Basalte haben eine andere Zusammensetzung als die Chondrite. Das kann mehrere Gründe haben: Einmal könnte die Erde aus anderem Material entstanden sein - oder sie hat sich schon sehr früh nach ihrer Entstehung ausdifferenziert. Das heißt, sie wäre sehr schnell entstanden, so dass der gesamte Erdkörper zu einem globalen Magmaozean geschmolzen war und sich sehr schnell aus dem Erdmantel heraus eine erste Kruste bildete."
Die erste Kruste, die damals entstand, schwamm nicht wie ein Floß auf dem Magmaozean, weil sie noch zu eisenreich war. Durch ihr Gewicht könnte sie bis an die Grenze zum Erdkern gesunken sein - und dort heute noch liegen. Und mit sich hinab genommen hätte sie alles, was den Unterschied zwischen den Chondriten und dem primitiven Erdmantel, der die Baffin Basalte "gebar", ausmacht.
"Wir hätten nie gedacht, dass diese Teile des Erdmantels, die für den Ausbruch dieser Basalte zu Lava geschmolzen sind, überhaupt noch existieren. Sie stammen nämlich aus einem Reservoir, das irgendwie das gesamte Erdalter überlebt hat."
Die Basalte der Baffin Bay entstanden, als der Hotspot, der heute noch die Vulkane auf Island speist, das erste Mal in Erscheinung trat, erklärt Matthew Jackson von der Boston University. Darauf, dass diese Basalte ein unerwartetes Fenster in die früheste Erdgeschichte öffnen, deuten geochemische Analysen hin:
"Die Gesteine der Baffin Bay zeigen eine sehr ungewöhnliche Zusammensetzung bei den beiden Helium-Varianten Helium-3 und Helium-4. Die Erde hat seit ihrer Entstehung ständig Helium-3 verloren, während Helium-4 durch den radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium immer wieder nachgeliefert wird. Die Basalte der Baffin Bay haben hohe Gehalte an Helium-3. Sie stammen also aus einem Reservoir, das sich chemisch nicht verändert hat."
Richard Carlson von der Carnegie Institution in Washington DC. Die Zone, aus der diese Basalte stammen, muss der Plattentektonik entkommen sein. Matthew Jackson:
"Der Blei war der Schlüssel für unsere Interpretation. Bestimmt man über die Bleiisotope das Alter, passen die Basalte genau ins Bild. Sie sind 4,55 bis 4,45 Milliarden Jahre alt. Diese Laven sind wie Zeitkapseln, die uns verraten, wie die frühe Erde zusammengesetzt war und wie alles begonnen hat."
Das Ausgangsmaterial des Basalts ist also kaum jünger als die Erde selbst. Der Erdkern hatte sich gerade gebildet - und der Kreislauf von der Entstehung neuer Erdkruste und ihrer Vernichtung noch nicht begonnen. Carlson:
"Die Gesteine der Erdkruste unterscheidet sich stark von der durchschnittlichen Zusammensetzung des Erdmantels. Die Kruste entsteht, weil Teile des Erdmantels aufschmelzen und als Lava ausbrechen. Die Erdkruste hat eine andere Zusammensetzung als ihr Ausgangsmaterial, und auch das Ausgangsmaterial verändert sich, weil ihm ja ein Teil fehlt. Wenn wir mit den Basalte der Baffin Bay das ursprüngliche Material vor uns haben, bekommen wir den Nullpunkt für alle chemischen Veränderungen seit 4,3 Milliarden Jahren und können untersuchen, wie der primitive Erdmantel aussah."
Dieser primitive Erdmantel soll auch etwas darüber verraten, wie sich die Erde aus der Kollision von zahllosen Meteoriten namens Chondriten zusammengeballt hat. Carlson:
"Die Zusammensetzung der Chondrite entspricht im Grunde dem Durchschnitt des Sonnensystems, also sollte auch die Erde ursprünglich diese Zusammensetzung gehabt haben. Aber die Baffin Bay Basalte haben eine andere Zusammensetzung als die Chondrite. Das kann mehrere Gründe haben: Einmal könnte die Erde aus anderem Material entstanden sein - oder sie hat sich schon sehr früh nach ihrer Entstehung ausdifferenziert. Das heißt, sie wäre sehr schnell entstanden, so dass der gesamte Erdkörper zu einem globalen Magmaozean geschmolzen war und sich sehr schnell aus dem Erdmantel heraus eine erste Kruste bildete."
Die erste Kruste, die damals entstand, schwamm nicht wie ein Floß auf dem Magmaozean, weil sie noch zu eisenreich war. Durch ihr Gewicht könnte sie bis an die Grenze zum Erdkern gesunken sein - und dort heute noch liegen. Und mit sich hinab genommen hätte sie alles, was den Unterschied zwischen den Chondriten und dem primitiven Erdmantel, der die Baffin Basalte "gebar", ausmacht.