Im grönländischen Isua gibt es den ältesten erhaltenen Meeresboden der Erde. Die angeblich frühesten Lebensspuren darin haben sich nun als Täuschung herausgestellt. Dennoch bietet Isua einmalige Einblicke in die irdische Urzeit.
Es regnet in Westgrönland. Auf dem schwarzen Wasser des Godthåbs-Fjords treiben Eisberge. Darüber hängen graue Wolkenfetzen. Heute hat sich die dichte Wolkendecke gehoben, sodass der Helikopter endlich aus der grönländischen Hauptstadt Nuuk abfliegen kann. Die schattigen Hänge dieser grauen Berge sind das ganze Jahr über mit Schnee bedeckt. An steilen Abbrüchen stürzen Wasserfälle hunderte von Metern in die Tiefe. Je weiter man fjordeinwärts fliegt, umso dichter stehen die Eisberge.
Plötzlich vermischt sich das dunkle Wasser mit dem Schmelzwasser der Gletscher, das durch das Gesteinsmehl jadegrün gefärbt ist. Der Hubschrauber dreht ab. Mit einer scharfen Linkskurve fliegt er landeinwärts. Sein Ziel ist Isua, ein Landstrich mitten im Nirgendwo, direkt vor dem Inlandeis.
Isua ist ein Dorado für Geologen: Die Steine dort gehören zu den ältesten auf der Erde. Sie erzählen von einem rund 3,8 Milliarden Jahre alten Meeresboden. Damals war gerade ein feuriges Intermezzo zu Ende gegangen: das große kosmische Bombardement. Vor 3,8 bis 3,9 Milliarden Jahren traf ein wahrer Regen von Planetoiden und Kometen das Innere des Sonnensystems, von dem noch heute die Krater auf Mars, Mond und Merkur Zeugnis geben.
Auf der Erde hat die Plattentektonik diese Narben längst verwischt. Allerdings glauben Geochemiker, in den Steinen Isuas Hinweise auf eine späte Phase des Bombardements gefunden zu haben, und zwar in Form eines ungewöhnlichen Gehalts an Wolfram-182. Dieses Isotop ist das stabile Zerfallsprodukt von Hafnium-182. Es wurde bei der Entstehung der Erde aus dem solaren Urgasnebel integriert und war aufgrund seiner Halbwertszeit von 9 Millionen Jahren nach 60 Millionen Jahren größtenteils zu Wolfram zerfallen. Geologische Prozesse veränderten dann weltweit das Verhältnis zwischen der neu entstandenen Wolfram-Variante und dem gewöhnlichen Wolfram-184-Isotop. In Isua ist der Wolfram-182-Anteil besonders hoch – eine Abweichung, die durch die Zutat primitiver Meteoriten verursacht sein könnte.
Als die Steine von Isua entstanden, war die Erde bereits ein Wasserplanet. In den Ozeanen drang aus untermeerischen Spalten Lava nach oben, nur Vulkane erhoben sich über den Wasserspiegel. Es war eine bizarre Welt, deren Spuren sich am Rande des Gletschers finden.
Nach 50 Minuten Flug setzt der Sikorsky-Helikopter die Geologen Stephen Moorbath aus Oxford, Peter Appel vom Geologischen Dienst Dänemarks in Kopenhagen und Ali Polat vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz am Ufer eines tiefblauen Sees ab. Es ist eine wilde Landschaft aus Moränen und abgeschliffenen Bergen, auf denen die Gletscher Felsblöcke, aufgereiht wie Perlen, hinterlassen haben. Mit dem zweiten Flug kommt John Myers. Der Geologe der kanadischen Memorial Universität von Neufundland in St. John’s kartiert schon seit Wochen in Isua.
Heute wissen die Forscher, dass der Ozeanboden von Isua an einer Naht zwischen zwei Erdplatten entstanden ist – ein Greenstone-Belt. Normalerweise sind Meeresböden vergänglich: Die Plattentektonik zieht sie am Rand der Ozeane wieder zurück ins Erdinnere und recycelt sie. Isua entging dieser Vernichtung, weil sein Meeresboden damals mit einem Kontinentkern verschmolz und dabei Teil eines Gebirges wurde. Allerdings hat auch Isua eine Reise durch die Erde gemacht. Als Teil des Gebirges wurde es zehn Kilometer tief ins Erdinnere versenkt. Hitze und Druck ließen das Gestein plastisch werden wie Kaugummi, es wurde gequetscht und gedehnt – stark metamorphisiert, wie Geologen sagen. Später stieg die Gebirgskette wieder auf und die Erosion trug sie ab, so dass nur erhalten blieb, was tief genug versenkt gewesen war – eben Isua. Das Ganze wiederholte sich noch einmal, aber seit rund 2,7 Milliarden Jahren ist den Steinen von Isua nicht mehr viel passiert.
Am nächsten Morgen kommen die Forscher nach langem Abstieg über ein Geröllfeld zu einer besonderen Stelle: einem Aufschluss, den die Erosion im Lauf der Zeit freigelegt hat. Gegen diese Wand ist ein Stein gelehnt. Darauf steht mit Filzstift geschrieben: „ Naturdenkmal – Hämmern bei Strafe verboten”. Grönlands Regierung hat den unteren, älteren Teil geschützt. Vom oberen dürfen Geologen Proben nehmen. Peter Appel und Stephen Moorbath sind hinaufgeklettert, um ein Schaustück für das Museum in Nuuk zu suchen. Als sich diese Steine bildeten, konnte sich das Leben auf der Erde nach dem kosmischen Bombardement dauerhaft einrichten.
Kein Wunder, dass Mitte der neunziger Jahre eine Veröffentlichung hohe Wellen schlug, nach der genau hier Lebensspuren erhalten geblieben sein sollten: keine Versteinerungen, sondern chemische Indizien. In den tausendstel Millimeter großen Grafit-Kristallen der schwarzen Tonlagen zeigt die Isotopen-Analyse des Kohlenstoffs Verschiebungen, die als Anzeichen für die Existenz von Bakterien gedeutet wurden. „ Lebendige Organismen reichern die leichtere Kohlenstoff-Variante an, und genau das hat eine Forschergruppe gemessen”, erklärt Peter Appel. Die Schlussfolgerung lautete: Die winzigen Grafit-Körnchen zeugen von rund 3,8 Milliarden Jahre alten Bakterien.
Lebensspuren lassen sich nur in Sedimenten finden – und das ist das Problem. Denn diese uralten Gesteine sind durch Wind und Wetter sowie durch den Schraubstock der Plattentektonik stark metamorphisiert worden, so dass ihr Ursprung oft nicht mehr zu erkennen ist.
Die Steine in Isua gleichen auf den ersten Blick typischen Meeresablagerungen – den Turbiditen. Nach einer genaueren Untersuchung sieht das jedoch anders aus: Stephen Moorbath urteilt: „Diese Gesteine hier sind intensiv gefältelt, und in ihnen sind große Granat-Kristalle, wie sie nur entstehen, wenn Gestein im Erdinnern auf 500 bis 600 Grad aufgeheizt wird.” In diesem Temperaturbereich verschieben sich Kohlenstoff-Isotope durch anorganische Prozesse, wenn heiße, kohlendioxidreiche Lösungen durch das Gestein gepresst werden. Dies war auf Isua der Fall. „Was wir heute sehen, ist nur noch ein Schatten dessen, was es vor 3,8 Milliarden Jahren war”, resümiert John Myers. Seine Geländeuntersuchungen belegen, dass dieses Gestein keine Turbidite sind, sondern Teil eines hochgradig metamorph veränderten Komplexes.
Neuen Untersuchungen zufolge spielten bei der Verschiebung der Kohlenstoff-Isotope Bakterien keine Rolle. Vielmehr wurden während der Gebirgsbildung wohl heiße, kalkhaltige Lösungen durch das kilometertief versenkte Gestein gepresst.
Das gleiche Ergebnis brachten neue Analysen der chemischen Lebensspuren auf der 3,85 Milliarden Jahre alten südwestgrönländischen Akilia-Insel. Auch die ältesten „echten” Fossilien – Reste von Cyanobakterien in 3,46 Milliarden Jahre alten westaustralischen Gesteinen – sollen keine Lebensspuren sein. Eine genaue Kartierung und Analyse der Kohlenstoff-Isotope im australischen Gestein hat ergeben, dass die vermeintlichen Bakterienreste Strukturen sind, entstanden durch vulkanisches Wasser, das am Grunde eines flachen Meeres ausfloss.
Doch Isua ist immer noch ein faszinierendes Fenster in die Vergangenheit. Und: In einem tektonisch weniger stark beanspruchten Teil hat der Gletscher einen kleinen Aufschluss von Kissen laven freigegeben – hier muss einst glühende Lava zischend ins Meer geflossen sein. Vor 3,8 Milliarden Jahren zerbrach ein Erdbeben dann diese Kissenlaven.
In den Bruchstücken stießen die Geologen auf Quarzkörner. „In diesen farblosen Quarzen haben sich in 10 bis 20 Mikrometer winzigen Haarrissen Spuren von 3,8 Milliarden Jahre altem Meerwasser erhalten”, meint Peter Appel nach einer genaueren Untersuchung im Labor. Es könnte eingeschlossen worden sein, als Quarz aus dem Meerwasser in den Gasbläschen der Lava auskristallisierte. Erste Analysen ergaben: Dieses Wasser enthält genau wie das Wasser heutiger Meere Kochsalz, und darin ist Methan gelöst – typisch für eine vulkanische Umgebung. Nun rätseln die Forscher, ob und wie so etwas Empfindliches wie Wasser überstehen konnte, was den Gesteinen von Isua zustieß. Und sie überlegen, wie man die winzigen Mengen am besten analysiert, um möglichst viel dabei zu erfahren.
Dagmar Röhrlich
