Felsen vom Ostufer der Hudson Bay in Kanada enthalten Elemente der frühesten Erdkruste, neue Forschungsergebnisse.
Die Gesteine selbst sind 2,7 Milliarden Jahre alte Granite, aber sie enthalten immer noch die chemischen Signale der Vorläufergesteine, die geschmolzen und recycelt wurden, um die heute existierenden Gesteine zu bilden. Die neue Studie, die heute (17. März) online in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, stellt fest, dass sich diese Vorläufer vor etwa 4,3 Milliarden Jahren gebildet haben.
Die Erde ist 4,6 Milliarden Jahre alt, und die astronomischen Auswirkungen, die den Mond bildeten, fanden vor etwa 4,5 Milliarden Jahren statt. Damit gehört der Vorläufer des kanadischen Granits zu den frühesten Krusten nach dem mondbildenden Aufprall, sagte Studienleiter Jonathan O'Neil, Geowissenschaftler an der Universität von Ottawa in Kanada.
Hadean Geschichte
Die neue Forschung ist ein Versuch, einen Blick zurück in das Hadean-Zeitalter zu werfen, eine mysteriöse und ziemlich geschmolzene Phase der Erdgeschichte. Der Hadean beginnt mit der Entstehung der Erde und endet vor etwa 4 Milliarden Jahren. Nur noch wenige geologische Überreste dieser Zeit sind erhalten. Die meisten Steine aus dem Hadean wurden vor langer Zeit wieder in den Erdmantel zurückgeführt.
"Steine, die 3,6 bis 3,8 Milliarden Jahre alt oder älter sind, können wir im Grunde genommen an den Fingern unserer Hand zählen", sagte O'Neil gegenüber Live Science. "Wir haben nur eine sehr begrenzte Menge an Gesteinsproben, um die ersten Milliarden Jahre der Erdgeschichte zu verstehen."
Die nördlich der kanadischen Hudson Bay gefundenen Granite stammen nicht aus dem Hadean, stoßen jedoch an den Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel, eine Formation, die vermutlich die ältesten bekannten Gesteine der Erde enthält und zwischen 3,8 und 2,48 Milliarden Jahre alt ist. (Das einzige ältere geologische Material sind kleine Mineralkörner, sogenannte Zirkone aus den australischen Jack Hills, aber die ursprünglichen Gesteine, die diese Körner enthielten, sind längst verwittert.)
Einige Wissenschaftler glauben, dass sowohl die Jack Hills-Zirkone als auch der Nuvvuaguittuq-Grünsteingürtel Spuren des frühesten Lebens auf dem Planeten enthalten, obwohl diese Ergebnisse umstritten sind.
Ein geologischer Stammbaum
O'Neil und sein Co-Autor Richard Carlson von der Carnegie Institution for Science interessierten sich für die 2,7 Milliarden Jahre alten Granite, weil sie wussten, dass Gesteine dieser Art von einem "Eltern" -Gestein gebildet werden mussten wurde vor der Reform begraben und teilweise geschmolzen. Die Frage war, wie alt war dieser Elternrock?
Um dies herauszufinden, wandten sich die Forscher der Samarium-Neodym-Datierung zu, einer Methode, bei der das Alter anhand von Verhältnissen verschiedener Variationen dieser beiden Seltenerdelemente bestimmt wird. Eine molekulare Variation oder ein Isotop von Samarium, Samarium-146, existiert auf der Erde nicht mehr: In den ersten 500 Millionen Jahren der Geschichte des Planeten hat alles einen radioaktiven Zerfall erfahren, sagte O'Neil.
Samarium-146 zerfällt in Neodym-142, sodass jedes Gestein, das sich nach den ersten 500 Millionen Jahren der Erdgeschichte gebildet hat, das gleiche Verhältnis von Neodym-142 zu anderen Neodym-Isotopen aufweist. Jedes Gestein, das eine Variation dieses Neodymverhältnisses aufweist, muss sich in den ersten 500 Millionen Jahren der Erdgeschichte gebildet haben, sagten die Forscher.
Es war genau diese Art von Variation, die Wissenschaftler in den Gesteinen der Hudson Bay fanden - ein Defizit im Verhältnis von Neodym-142 zu Neodym-144 im Vergleich zu modernen Gesteinen.
"Es bedeutet, dass ihr Eltern-Rock sehr alt sein musste", sagte O'Neil. Die Forscher fanden auch heraus, dass das Muttergestein wahrscheinlich eher eine basaltische ozeanische Kruste als ein trockenes Land war.
Die Forscher schätzen, dass das Muttergestein 1,5 Milliarden Jahre älter war als die modernen Granite, die heute überleben. Das ist nicht nur deshalb interessant, weil das Muttergestein eine der frühesten Krusten der Erde war, sagte O'Neil, sondern weil das Muttergestein so lange herumhing, bevor es recycelt wurde. Die heutige ozeanische Kruste bleibt an der Oberfläche nur etwa 200 Millionen Jahre lang bestehen, bevor sie in den Mantel zurückgeschoben und teilweise geschmolzen wird, sagte O'Neil. Das Muttergestein der Hudson Bay-Granite blieb mehr als eine Milliarde Jahre an der Oberfläche, bevor es recycelt wurde, fünfmal so lange wie die heutige ozeanische Kruste überlebt.
