Wie sah die Erde vor 3,2 Milliarden Jahren aus? Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Planet von einem riesigen Ozean bedeckt war und überhaupt keine Kontinente hatte.
Kontinente tauchten später auf, als die Plattentektonik enorme felsige Landmassen nach oben drückte, um die Meeresoberflächen zu durchbrechen, berichteten Wissenschaftler kürzlich.
Sie fanden Hinweise auf diese alte Wasserwelt, die in einem Stück alten Meeresbodens aufbewahrt wurde, der sich jetzt im Outback im Nordwesten Australiens befindet.
Vor rund 4,5 Milliarden Jahren bildeten Hochgeschwindigkeitskollisionen zwischen Staub und Weltraumgesteinen die Anfänge unseres Planeten: eine sprudelnde, geschmolzene Magmakugel, die Tausende von Kilometern tief war. Die Erde kühlte ab, als sie sich drehte. Nach 1.000 bis 1 Million Jahren bildete das kühlende Magma schließlich die ersten Mineralkristalle in der Erdkruste.
In der Zwischenzeit wurde das erste Wasser der Erde möglicherweise von eisreichen Kometen von außerhalb unseres Sonnensystems hierher getragen, oder es ist in Staub von der Partikelwolke angekommen, die die Sonne und ihre umlaufenden Planeten zur Zeit der Erdbildung hervorgebracht hat.
Als die Erde ein heißer Magma-Ozean war, entkamen Wasserdampf und Gase in die Atmosphäre. "Es regnete dann aus der Atmosphäre, als die Bedingungen kühl genug wurden", sagte der leitende Studienautor Benjamin Johnson, Assistenzprofessor am Institut für Geologische und Atmosphärische Wissenschaften der Iowa State University.
"Wir können nicht wirklich sagen, woher das Wasser stammt, aber wir schlagen vor, dass es unabhängig von der Quelle vorhanden war, als der Magma-Ozean noch in der Nähe war", sagte Johnson Live Science in einer E-Mail.
In der neuen Studie wandten sich Johnson und Co-Autor Boswell Wing, Associate Professor für Geologische Wissenschaften an der University of Colorado Boulder, der einzigartigen Landschaft von Panorama im australischen Outback zu. Die felsige Landschaft bewahrt ein hydrothermales System aus der Zeit vor 3,2 Milliarden Jahren "und zeichnet die gesamte Ozeankruste von der Oberfläche bis zur Wärmekraftmaschine auf, die die Zirkulation antreibt", sagte Johnson.
In diesem schroffen Meeresboden waren verschiedene Versionen oder Isotope von Sauerstoff erhalten; Im Laufe der Zeit kann die Beziehung zwischen diesen Isotopen Wissenschaftlern helfen, Verschiebungen der alten Meerestemperatur und des globalen Klimas zu entschlüsseln.
Bei der Analyse von mehr als 100 Sedimentproben entdeckten die Wissenschaftler jedoch etwas Unerwartetes. Sie fanden heraus, dass die Ozeane vor 3,2 Milliarden Jahren mehr Sauerstoff-18 als Sauerstoff-16 enthielten (letzteres ist im modernen Ozean häufiger). Ihre Computermodelle zeigten, dass kontinentale Landmassen auf globaler Ebene Sauerstoff-18 aus den Ozeanen auslaugen. Ohne Kontinente würden die Ozeane mehr Sauerstoff-18 transportieren. Und das Verhältnis zwischen diesen beiden Sauerstoffisotopen deutete darauf hin, dass es zu diesem Zeitpunkt überhaupt keine Kontinente gab, so die Studie.
"Dieser Wert unterscheidet sich vom modernen Ozean in einer Weise, die am einfachsten durch das Fehlen einer entstehenden kontinentalen Kruste erklärt werden kann", sagte Johnson in der E-Mail.
Andere Forscher haben zuvor die Idee vorgeschlagen, dass die Erde einst ozeanbedeckt war, sagte Johnson. Es besteht jedoch weniger Einigkeit darüber, wie viel von dieser Kruste über dem Meeresspiegel sichtbar war. Diese neue Entdeckung "liefert tatsächliche geochemische Einschränkungen für das Vorhandensein von Land über dem Meeresspiegel", erklärte er.
Die Aussicht auf eine alte Wasserwelt Erde bietet auch eine neue Perspektive auf eine andere faszinierende Frage: Wo die frühesten Lebensformen des Planeten erschienen und wie sie sich entwickelten, schrieben die Forscher in der Studie.
"Es gibt zwei große Lager für den Ursprung des Lebens: hydrothermale Quellen und Teiche an Land", sagte Johnson. "Wenn unsere Arbeit korrekt ist, bedeutet dies, dass die Anzahl der Umgebungen an Land, in denen Leben entstehen und sich entwickeln kann, bis kurz nach 3,2 Milliarden Jahren wirklich gering war oder fehlte."
Die Ergebnisse wurden heute (2. März) online in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Anmerkung des Herausgebers: Die Überschrift dieses Artikels wurde am 3. März aktualisiert, um das Alter einer kontinentfreien Erde zu korrigieren. Während die Beweise in dieser Studie vor mehr als 3 Milliarden Jahren stammen, war die Erde zu dieser Zeit nur 1,5 Milliarden Jahre alt, nicht 3 Milliarden Jahre alt.
