Älter als der Mond: Dieses Gestein dürfte es eigentlich nicht geben – und es stammt von der Ur-Erde selbst

Die Erde hat sich im Lauf der Jahrmilliarden stark gewandelt - von einem rotglühenden Klumpen bis zu einer blau leuchtenden Kugel. (Bildquelle: Adobe Firefly, KI-generiert; Prompt: Alexander Köpf)

Die Vorstellung, dass die Erde aus einer rotierenden Gas- und Staubwolke hervorging, reicht bis ins 18. und 19. Jahrhundert zurück. Schon Immanuel Kant (1724–1804) und Pierre-Simon Laplace (1749–1827) beschrieben, wie sich in der sogenannten protoplanetaren Scheibe rund um die junge Sonne feste Körper bildeten.

Im 20. Jahrhundert entwickelte sich daraus die moderne Theorie der Planetenentstehung: Kleine Gesteinsbrocken, sogenannte Planetesimale, stießen zusammen, verschmolzen und wuchsen zu Protoplaneten heran, den Vorläufern der heutigen Himmelskörper.

Vor rund 4,5 Milliarden Jahren kollidierte außerdem ein Mars-großer Protoplanet namens Theia mit der etwa 100 Millionen Jahre jungen Erde. Diese Kollision gilt als entscheidender Moment in der Geschichte unseres Heimatplaneten: Sie führte zur Entstehung des Mondes und prägte die Erde, wie wir sie heute kennen.

Nach neuen Forschungsergebnissen (via Science Alert) stammen aus der Zeit vor dem Einschlag Spuren eines uralten Materials, das in der Frühphase unseres Planeten gebildet wurde.

Spuren aus der Zeit vor dem Mond

Ein internationales Forschungsteam um Nicole Nie vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat erstmals direkte Hinweise auf Überreste dieser frühen Erde entdeckt. Die Wissenschaftler untersuchten uralte Gesteinsproben aus Grönland, Kanada und Hawaii und fanden darin ein auffälliges Muster: ein Defizit des Isotops Kalium-40.

Kalium-40 ist ein radioaktives Isotop, das sich mit der Zeit zu Argon-40 zerfällt – ein natürlicher Prozess, der Geologen hilft, das Alter von Gesteinen und ihre Herkunft zu bestimmen. Abweichungen in diesem Verhältnis verraten, ob das Material aus unterschiedlichen Quellen stammt.

3:07 Wir zerlegen in Universe Sandbox 2 den Mond - physikalisch annähernd korrekt

In den Proben stießen sie auf ein Isotopen-Muster, das bislang nirgendwo sonst im Sonnensystem nachgewiesen wurde – älter als jedes bekannte Gestein auf der Erde und klar unterscheidbar von allen Meteoritenfragmenten, die bisher als Relikte der Planetenentstehung galten.

Die untersuchten Gesteine sind zwar nur etwa 3,6 Milliarden Jahre alt, etwa jene aus dem Isua-Gneis in Grönland, doch ihr chemisches Profil zeigt Spuren eines noch älteren Materials, das in der Frühzeit der Erde entstand und in den tiefen Mantel absank.

Das charakteristische Kalium-40-Isotopenmuster gilt damit als direkter Hinweis auf Überreste der Proto-Erde, die die planetare Entwicklung überdauert haben.

Für diesen Nachweis mussten die Forscher keine Bohrungen in extreme Tiefen vornehmen: Die Proben stammen aus sehr alten Gesteinsformationen an der Oberfläche und aus vulkanischem Material, das durch geologische Prozesse aus dem Mantel an die Oberfläche gelangte.

Ein geochemisches Zeitfenster

Computermodelle zeigen, dass nur winzige Bereiche tief im Erdmantel die massiven Umwälzungen der Erdgeschichte überdauert haben können.

Genau dort dürften die nun identifizierten chemischen Muster ihren Ursprung haben. Nach Ansicht der Forscher handelt es sich um Fragmente der frühesten Erde, die in der Tiefe erhalten blieben, während sich die äußeren Schichten ständig wandelten.

Die Entdeckung stellt bisherige Modelle der Planetenentstehung infrage, da sie zeigt, dass die Erde aus chemischen Bausteinen hervorging, die in bekannten Meteoriten nicht vertreten sind. Sie liefert damit neue Hinweise auf die Zusammensetzung der Proto-Erde und die Prozesse, die zur Bildung von Mond und Mantel führten.

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Über die Erde hinaus

Die Ergebnisse eröffnen nicht nur neue Einblicke in die Frühzeit unseres Planeten, sondern auch in die Entstehung anderer Gesteinswelten wie Mars oder Venus.

Zum ersten Mal konnten Forschende zeigen, dass die Erde selbst Überreste aus ihrer eigenen Entstehungsphase bewahrt hat – ein Befund, den viele als Meilenstein für das Verständnis der planetaren Ursprünge werten.