Gigantische Magmaozeane loderten Jahrmillionen nach der Entstehung der Erde auf der gesamten Oberfläche. Langsam kristallisierte sich daraus die frühe Erdkruste. Dänische Geologen gelang durch die Untersuchung von chondrischen Meteoriten eine neue, exaktere Datierung dieses einschneidenden Ereignisses in der Erdgeschichte. Ihr Schlüssel dazu liegt im radioaktiven Zerfall der Elements Lutetium in Hafnium, berichten die Forscher im Fachblatt Nature (Vol. 421, S. 942).
“Die Depletion ? die Trennung von Magmaozean und erster Erdkruste ? kann nicht später als 320 Millionen Jahre nach der Aggregation des Erdballs geschehen sein”, schreiben Martin Bizarro und seine Kollegen vom dänischen Lithosphären-Zentrum in Kopenhagen. Bisher hatten Geologen nur widersprüchliche Daten zu diesem Ereignis, hielten aber eine Entstehungszeit von 600 Millionen Jahren nach der Erdentstehung für wahrscheinlicher. Der Grund für die neue Datierung liegt in einer genaueren Untersuchung des Zerfallsverhalten von Lutetium zu Hafnium. Bizarro fand heraus, dass das Element rund sechs Prozent schneller zerfällt als bisherige Schätzungen angeben. So ergibt sich aus den Konzentrationsmessungen für die beiden Elemente die deutliche Datumskorrektur.
Der stetige Zerfall von radioaktiven Elementen liefert Geowissenschaftlern eine wichtige “Uhr” für die Abläufe während der Erdentstehung. Neben der Zerfallsreihe Samarium-Neodym spielt dabei vor allem das Isotop Lutetium -176 und sein Übergang zu Hafnium -176 eine entscheidende Rolle. Mit einer Halbwertszeit von rund 37.000 Millionen Jahren liefert das System Lutetium-Hafnium verlässliche Zeitdaten aus der Erdgeschichte vor vier bis viereinhalb Milliarden Jahren. Durch dieses neue Ergebnis verflüchtigt sich ein Widerspruch für die Datierung der ersten Erdkruste, da die Systeme Samarium-Neodym und Lutetium-Hafnium nun auf den gleichen Zeitbereich vor rund 4,3 bis 4,4 Milliarden Jahre hinweisen.
Die heutige Erdkruste entstand allerdings erst deutlich später mit dem Einsetzen der plattentektonischen Kreisläufe vor drei bis vier Milliarden Jahren. So ist von der ursprünglichen ersten Kruste zwar nichts mehr übrig, aber die Gehalte an Hafnium und Lutetium in Zirkon-Mineralien eröffnen den Geologen noch heute einen Blick auf die Jahrmillionen unmittelbar nach der Planetenentstehung durch Aggregation. “Mit dieser Erkenntnis können wir auf weitere aufregende Ergebnisse über die früheste Erdkruste hoffen”, beurteilt Stein B. Jacobsen von der Harvard University in Cambridge die dänischen Experimente.
Jan Oliver Löfken
