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Mittwoch, 20.06.2018
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Als die Kontinente auftauchten

Krustenhebung vor rund 2,4 Milliarden Jahren veränderte irdische Kreisläufe

Plötzliche Hebung: Vor rund 2,4 Milliarden Jahren erlebte unser Planet einen tiefgreifenden Wandel – aus dem Urozean stiegen enorme Landmassen auf. Bisher war unklar, wann und wie schnell diese erste Hebung der Kontinente stattfand. Jetzt legen Analysen von Gesteinsproben nahe, dass dieser Prozess relativ abrupt vonstattenging – und dass er dramatische Veränderungen für Klima und das erste Leben der Erde mit sich brachte, wie Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Die junge Erde war fast ein Wasserplanset, denn ein Großteil der Landmassen tauchte erst vor rund 2,4 Milliarden Jahren aus dem Meer auf.

Die junge Erde war fast ein Wasserplanset, denn ein Großteil der Landmassen tauchte erst vor rund 2,4 Milliarden Jahren aus dem Meer auf.

Noch vor 4,5 Milliarden Jahren war unser Planet eine glühende Kugel aus zähflüssigem Magma ohne Kontinente, Ozeane oder Atmosphäre. Erst allmählich kühlte die Urerde ab und eine feste Kruste entstand. Diese war jedoch noch so dünn, dass erst wenige Landstücke aus dem Wasser der Urmeere hinausragten. Die junge Erde war größtenteils ein Wasserplanet.

Vom Wasserplanet zu den ersten Kontinenten


Das aber änderte sich – und brachte einen dramatischen Wandel mit sich. Als sich nach der Kruste auch der obere Erdmantel weiter abkühlte, wurden die feste Hülle der Erde allmählich stabiler. Sie konnte nun auch dickere Krustenteile tragen. Etwa um diese Zeit könnte auch die Plattentektonik begonnen haben und damit die Bildung erster höherer Gebirge. Als Folge erhoben sich allmählich immer mehr Kontinente über den Meeresspiegel.

Die Urerde vor dem Auftauchen der großen Landmassen

Die Urerde vor dem Auftauchen der großen Landmassen

Doch wann diese entscheidende Hebung geschah, war bisher ungeklärt. "Schätzungen für das Auftauchen der Landmassen aus dem Meer reichen von der Zeit vor rund drei Milliarden Jahren bis vor einer Milliarde Jahren", berichten Ilya Bindeman von der University of Oregon und seine Kollegen. Klar scheint nur, dass sich durch diesen Prozess auch die Lebensbedingungen der jungen Erde drastisch veränderten. "Die Fläche der aufgetauchten Landmassen beeinflusst klimatische Feedbacks und den Einstrom von Nährstoffen in die Ozeane", erklären Bindeman und seine Kollegen.


Isotopen-Sprung vor 2,4 Milliarden Jahren


Jetzt ist es den Forschern gelungen, den Zeitpunkt dieser so wichtigen Kontinenthebung näher einzugrenzen. Für ihre Studie hatten sie 278 Schieferproben aus aller Welt und aus den letzten 3,7 Milliarden Jahren gesammelt und untersucht. In den Proben analysierten sie das Verhältnis der Sauerstoff-Isotope O16, O17 und O18 und konnte so Rückschlüsse darauf ziehen, wann welche Gebiete aus dem Wasser auftauchten und erstmals der freien Luft ausgesetzt waren.

Die Erde vor rund 2,4 Milliarden Jahren  - nach dem Auftauchen der meisten Landmassen.

Die Erde vor rund 2,4 Milliarden Jahren - nach dem Auftauchen der meisten Landmassen.

Das Ergebnis: Der entscheidende Wandel setzte offenbar vor rund 2,4 Milliarden Jahren ein – und das eher abrupt als langsam und allmählich. Denn im Schiefergestein aus dieser Zeit stellten die Forscher eine relativ starke, schrittweise Zunahme des Sauerstoff-Isotops O17 fest. "Es ist sehr wahrscheinlich, dass die beobachtete Veränderung der Isotopenwerte das Auftauchen großer Kontinente widerspiegelt", berichten Bindeman und seine Kollegen.

Wandel der Umweltbedingungen


Nach Schätzung der Forscher könnten bei dieser ersten großen Hebung rund zwei Drittel aller heutigen Landmassen aus dem Meer aufgetaucht sein. Möglicherweise bildete sich damals auch der erste Superkontinent der Erde, Kenorland, so die Wissenschaftler. Die neu aufgetauchten Landmassen begannen nun, ihre Umwelt deutlich zu verändern: Das Gestein verwitterte und spülte Mineralien ins Meer, gleichzeitig nahm es Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf.


Dieser Wandel brachte für das erste Leben der Erde viele Vorteile – darunter mehr Nährstoffe und möglicherweise eine lebensfreundlichere Atmosphäre. Auf das irdische Klima aber könnte das Auftauchen der Kontinente destabilisierend gewirkt haben. "Wir vermuten, dass durch die großen neuen Landmassen mehr Sonnenlicht ins All zurückgeworfen wurde", sagt Bindeman. Die Erde absorbierte dadurch weniger Sonnenenergie und damit auch weniger Wärme. Das könnte im Extremfall globale Vereisungen ausgelöst haben, wie die Forscher erklären. (Nature, 2018; doi: 10.1038/s41586-018-0131-1)
(University of Oregon, 24.05.2018 - NPO)
 
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