Von Dagmar Röhrlich
Während die Meereskruste aus Basalt besteht, ist das Grundmaterial der Kontinente Granit. Chemisch gesehen ist der ein fortentwickeltes Gestein, das heißt, die leichteren Elemente wie Silizium sind in ihm angereichert. Deshalb sind Kontinente leichter als Meereskruste und schwimmen auf dem Erdinneren wie ein Korken auf dem Wasser. Während die schwere Meereskruste aus Basalt nach 100 oder allerspätestens 200 Millionen Jahren wieder im Erdinneren verschwunden ist, "leben" Kontinente Jahrmilliarden. Dabei verändern sie sich jedoch pausenlos: Carsten Münker vom Institut für Mineralogie an der Universität Münster:
Kontinentale Kruste wird andauernd umgeformt, durch Erhitzung entstehen zum Beispiel in der unteren Kruste Granite, die steigen auf, kühlen oben wieder ab, die Erosion trägt das ganze wieder ab. Sie haben also einen fortlaufenden Zyklus, der quasi die Oberfläche der kontinentalen Kruste verändert.
Das ganze System sei aber schon älter, so Carsten Münker:
Das müssen sie sich so vorstellen, wie der Mensch, der Mensch erneuert sich ja stetig durch biologische Aktivität, trotzdem kann er sehr alt werden. Nur hat ein achtzigjähriger Mensch fast kaum noch Körperzellen, die von seiner Geburt sind. Wir können quasi durch die Haut durchschauen bis zum Zeitpunkt der Geburt.
Die Spuren der Anfänge sind längst verwischt, allerdings nicht vollkommen. Schließlich gibt es verräterische Isotope, Spielarten chemischer Elemente. Bei den Zeiträumen, um die es hier geht - bei Jahrmilliarden also - sind es Lutetium und Hafnium, oder besser: Es ist der Zerfall des radioaktiven Lutetiums zu Hafnium, der die Geheimnisse der Erde ausplaudert.
Lutetium-Hafnium ist ein Zerfallssystem, das noch aktiv ist. Das haben wir dazu benutzt, um die Entstehung der ältesten kontinentalen Kruste, also der ersten Kontinente, die mit Sicherheit über dem Wasser waren, zu datieren. Und zwar wir habe das gemacht über die Bestimmung der Zerfallsrate von Lutetium zu Hafnium, das sind ungefähr 37 Milliarden Jahre.
Diese Isotopenverhältnisse verraten nun, dass sich die ersten Kontinente bereits vor rund 4,4 Milliarden Jahren gebildet haben - also nur 150 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Das deckt sich genau mit den Daten australischer Forscher, die einen 4,4 Milliarden uralten Zirkon untersucht hatten.
Zirkon ist ein Mineral, das nur in der kontinentalen Kruste vorkommt. Unsere Untersuchungen decken sich mit diesem Ergebnis, dass es innerhalb der ersten 150 Millionen Jahre nach der Erdeentstehung bereits die ersten Kontinente gegeben hat.
Die Verhältnisse von Lutetium und Hafnium liefern auch neue Argumente in eine alte und immer noch heiße Debatte in den Geowissenschaften: Nachdem der Prozeß der Kontinententstehung erst einmal in Gang gekommen war, gab es dann mehr Kontinentalkruste als heute oder weniger? Die Isotopen verraten - auch die Kontinente haben einmal klein angefangen:
Unsere Untersuchungen zeigen, dass die Volumina der ersten Kontinentkruste sehr klein waren. Das wissen wir aufgrund der Untersuchung von alten basaltischen Gesteinen, die aus dem Erdmantel kommen. Wenn sich kontinentale Kruste aus dem Erdmantel bildet, verarmt der Erdmantel an entsprechenden Elementen, die in der kontinentalen Kruste angereichert sind. Er verarmt an Hafnium relativ zu Lutetium, während die kontinentalen Kruste an Hafnium relativ zu Lutetium angereichert ist.
Die Untersuchungen legen nahe, dass die Landmasse im Lauf der Jahrmilliarden wirklich gewachsen ist. Zunächst - so scheint es - recht schnell, dann immer langsamer, aber das müssem weitere Untersuchungen mit anderen Isotopen beweisen. Und vielleicht bekommt man irgendwann die Antwort auf eine andere große Frage: Warum gibt es überhaupt Kontinente? Das kann die Geologie noch nicht theoretisch nachvollziehen.
Während die Meereskruste aus Basalt besteht, ist das Grundmaterial der Kontinente Granit. Chemisch gesehen ist der ein fortentwickeltes Gestein, das heißt, die leichteren Elemente wie Silizium sind in ihm angereichert. Deshalb sind Kontinente leichter als Meereskruste und schwimmen auf dem Erdinneren wie ein Korken auf dem Wasser. Während die schwere Meereskruste aus Basalt nach 100 oder allerspätestens 200 Millionen Jahren wieder im Erdinneren verschwunden ist, "leben" Kontinente Jahrmilliarden. Dabei verändern sie sich jedoch pausenlos: Carsten Münker vom Institut für Mineralogie an der Universität Münster:
Kontinentale Kruste wird andauernd umgeformt, durch Erhitzung entstehen zum Beispiel in der unteren Kruste Granite, die steigen auf, kühlen oben wieder ab, die Erosion trägt das ganze wieder ab. Sie haben also einen fortlaufenden Zyklus, der quasi die Oberfläche der kontinentalen Kruste verändert.
Das ganze System sei aber schon älter, so Carsten Münker:
Das müssen sie sich so vorstellen, wie der Mensch, der Mensch erneuert sich ja stetig durch biologische Aktivität, trotzdem kann er sehr alt werden. Nur hat ein achtzigjähriger Mensch fast kaum noch Körperzellen, die von seiner Geburt sind. Wir können quasi durch die Haut durchschauen bis zum Zeitpunkt der Geburt.
Die Spuren der Anfänge sind längst verwischt, allerdings nicht vollkommen. Schließlich gibt es verräterische Isotope, Spielarten chemischer Elemente. Bei den Zeiträumen, um die es hier geht - bei Jahrmilliarden also - sind es Lutetium und Hafnium, oder besser: Es ist der Zerfall des radioaktiven Lutetiums zu Hafnium, der die Geheimnisse der Erde ausplaudert.
Lutetium-Hafnium ist ein Zerfallssystem, das noch aktiv ist. Das haben wir dazu benutzt, um die Entstehung der ältesten kontinentalen Kruste, also der ersten Kontinente, die mit Sicherheit über dem Wasser waren, zu datieren. Und zwar wir habe das gemacht über die Bestimmung der Zerfallsrate von Lutetium zu Hafnium, das sind ungefähr 37 Milliarden Jahre.
Diese Isotopenverhältnisse verraten nun, dass sich die ersten Kontinente bereits vor rund 4,4 Milliarden Jahren gebildet haben - also nur 150 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Das deckt sich genau mit den Daten australischer Forscher, die einen 4,4 Milliarden uralten Zirkon untersucht hatten.
Zirkon ist ein Mineral, das nur in der kontinentalen Kruste vorkommt. Unsere Untersuchungen decken sich mit diesem Ergebnis, dass es innerhalb der ersten 150 Millionen Jahre nach der Erdeentstehung bereits die ersten Kontinente gegeben hat.
Die Verhältnisse von Lutetium und Hafnium liefern auch neue Argumente in eine alte und immer noch heiße Debatte in den Geowissenschaften: Nachdem der Prozeß der Kontinententstehung erst einmal in Gang gekommen war, gab es dann mehr Kontinentalkruste als heute oder weniger? Die Isotopen verraten - auch die Kontinente haben einmal klein angefangen:
Unsere Untersuchungen zeigen, dass die Volumina der ersten Kontinentkruste sehr klein waren. Das wissen wir aufgrund der Untersuchung von alten basaltischen Gesteinen, die aus dem Erdmantel kommen. Wenn sich kontinentale Kruste aus dem Erdmantel bildet, verarmt der Erdmantel an entsprechenden Elementen, die in der kontinentalen Kruste angereichert sind. Er verarmt an Hafnium relativ zu Lutetium, während die kontinentalen Kruste an Hafnium relativ zu Lutetium angereichert ist.
Die Untersuchungen legen nahe, dass die Landmasse im Lauf der Jahrmilliarden wirklich gewachsen ist. Zunächst - so scheint es - recht schnell, dann immer langsamer, aber das müssem weitere Untersuchungen mit anderen Isotopen beweisen. Und vielleicht bekommt man irgendwann die Antwort auf eine andere große Frage: Warum gibt es überhaupt Kontinente? Das kann die Geologie noch nicht theoretisch nachvollziehen.