Ein 'Blue Marble'-Bild der Erde, aufgenommen vom VIIRS-Instrument an Bord des Erdbeobachtungssatelliten Suomi NPP der NASA am 4. Januar 2012.
(Bild: © NASA / NOAA / GSFC / KKW Suomi / VIIRS / Norman Kuring)
Der Planet Erde hat keine Geburtsurkunde, um seine Entstehung aufzuzeichnen, was bedeutet, dass Wissenschaftler Hunderte von Jahren damit verbracht haben, das Alter des Planeten zu bestimmen. Wie alt ist die Erde?
Durch die Datierung der Felsen in der sich ständig verändernden Erdkruste sowie der Felsen in den Nachbarn der Erde, wie dem Mond und den besuchenden Meteoriten, haben Wissenschaftler berechnet, dass die Erde 4,54 Milliarden Jahre alt ist und einen Fehlerbereich von 50 Millionen Jahren aufweist.
Wie alt sind deine Steine?
Wissenschaftler haben in den letzten 400 Jahren mehrere Versuche unternommen, den Planeten zu datieren. Sie haben versucht, das Alter anhand der sich ändernden Meeresspiegel, der Zeit, die die Erde oder die Sonne brauchten, um sich auf die gegenwärtigen Temperaturen abzukühlen, und des Salzgehalts des Ozeans vorherzusagen. Mit fortschreitender Datierungstechnologie erwiesen sich diese Methoden als unzuverlässig. Zum Beispiel wurde gezeigt, dass der Aufstieg und Fall des Ozeans eher ein sich ständig ändernder als ein allmählich abnehmender Prozess ist.
Bei einem weiteren Versuch, das Alter des Planeten zu berechnen, wandten sich die Wissenschaftler den Felsen zu, die seine Oberfläche bedecken. Da sich die Plattentektonik jedoch ständig ändert und die Kruste erneuert, wurden die ersten Gesteine längst recycelt, eingeschmolzen und in neue Aufschlüsse umgewandelt.
Wissenschaftler müssen sich auch mit einem Problem befassen, das als "Große Unkonformität" bezeichnet wird. Hier scheinen sedimentäre Gesteinsschichten zu fehlen (am Grand Canyon gibt es beispielsweise 1,2 Milliarden Jahre Gestein, das nicht gefunden werden kann). Es gibt mehrere Erklärungen für diese Unregelmäßigkeit; Anfang 2019 deutete eine Studie darauf hin, dass eine globale Eiszeit dazu führte, dass Gletscher in das Gestein mahlen und sich dort auflösten. Die Plattentektonik warf dann den zerkleinerten Stein zurück ins Erdinnere, entfernte die alten Beweise und verwandelte ihn in neuen Stein.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts verfeinerten Wissenschaftler den Prozess der radiometrischen Datierung. Frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass Isotope einiger radioaktiver Elemente mit vorhersagbarer Geschwindigkeit in andere Elemente zerfallen. Durch die Untersuchung der vorhandenen Elemente können Wissenschaftler die Anfangsmenge eines radioaktiven Elements und damit die Dauer des Zerfalls der Elemente berechnen und so das Alter des Gesteins bestimmen.
Die ältesten bisher gefundenen Gesteine der Erde sind der Acasta Gneiss im Nordwesten Kanadas in der Nähe des Great Slave Lake, der 4,03 Milliarden Jahre alt ist. Aber Gesteine, die älter als 3,5 Milliarden Jahre sind, sind auf allen Kontinenten zu finden. In Grönland gibt es die suprakrustalen Gesteine der Isua (3,7 bis 3,8 Milliarden Jahre alt), während die Gesteine in Swasiland 3,4 bis 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Die Proben in Westaustralien sind 3,4 bis 3,6 Milliarden Jahre alt.
Forschungsgruppen in Australien fanden die ältesten Mineralkörner der Erde. Diese winzigen Zirkoniumsilikatkristalle haben ein Alter von 4,3 Milliarden Jahren und sind damit die ältesten Materialien, die bisher auf der Erde gefunden wurden. Ihre Quellgesteine wurden noch nicht gefunden.
Die Felsen und Zirkone setzen eine Untergrenze für das Alter der Erde von 4,3 Milliarden Jahren, weil der Planet selbst älter sein muss als alles, was auf seiner Oberfläche liegt.
Wann das Leben entstand, wird noch diskutiert, insbesondere weil einige frühe Fossilien als natürliche Gesteinsformen auftreten können. Einige der frühesten Lebensformen wurden in Westaustralien gefunden, wie in einer Studie aus dem Jahr 2018 angekündigt. Die Forscher fanden winzige Filamente in 3,4 Milliarden Jahre alten Gesteinen, die Fossilien sein könnten. Andere Studien legen nahe, dass das Leben noch früher entstanden ist. Hämatitröhren in Vulkangestein in Quebec könnten vor 3,77 bis 4,29 Milliarden Jahren Mikroben enthalten haben. Forscher, die Gesteine im Südwesten Grönlands untersuchten, sahen auch kegelförmige Strukturen, die vor etwa 3,7 Milliarden Jahren mikrobielle Kolonien hätten umgeben können.
Treffen Sie die Nachbarn
Um das Zeitalter der Erde weiter zu verfeinern, begannen die Wissenschaftler nach außen zu schauen. Das Material, das das Sonnensystem bildete, war eine Staub- und Gaswolke, die die junge Sonne umgab. Gravitationswechselwirkungen verschmolzen dieses Material ungefähr zur gleichen Zeit zu Planeten und Monden. Durch die Untersuchung anderer Körper im Sonnensystem können Wissenschaftler mehr über die frühe Geschichte des Planeten herausfinden.
Der der Erde am nächsten gelegene Körper, der Mond, erfährt keine Oberflächenerneuerungsprozesse, die in der Erdlandschaft stattfinden. Als solche sitzen Felsen aus der frühen Mondgeschichte immer noch auf der Oberfläche des Mondes. Proben, die von den Missionen Apollo und Luna zurückgegeben wurden, zeigten ein Alter zwischen 4,4 und 4,5 Milliarden Jahren, was dazu beitrug, das Alter der Erde einzuschränken. Wie sich der Mond gebildet hat, ist umstritten. Während die vorherrschende Theorie besagt, dass ein marsgroßes Objekt gegen die Erde stürzt und die Fragmente schließlich zum Mond verschmelzen, deuten andere Theorien darauf hin, dass sich der Mond vor der Erde gebildet hat. [Verwandte: Wie wurde die Erde geformt?]
Zusätzlich zu den großen Körpern des Sonnensystems haben Wissenschaftler kleinere felsige Besucher untersucht, die auf die Erde gefallen sind. Meteoriten stammen aus verschiedenen Quellen. Einige werden nach gewaltsamen Kollisionen von anderen Planeten abgeworfen, während andere Reste des frühen Sonnensystems sind, die nie groß genug wurden, um einen zusammenhängenden Körper zu bilden.
Obwohl absichtlich keine Gesteine vom Mars zurückgegeben wurden, existieren Proben in Form von Meteoriten, die vor langer Zeit auf die Erde gefallen sind, sodass Wissenschaftler Annäherungen an das Alter der Gesteine auf dem Roten Planeten vornehmen können. Einige dieser Proben wurden auf ein Alter von 4,5 Milliarden Jahren datiert, was andere Berechnungen des Datums der frühen Planetenbildung unterstützt.
Bei mehr als 70 Meteoriten, die auf die Erde gefallen sind, wurde das Alter durch radiometrische Datierung berechnet. Die ältesten davon sind zwischen 4,4 und 4,5 Milliarden Jahre alt.
Vor fünfzigtausend Jahren stürzte ein Stein aus dem Weltraum und bildete den Meteorkrater in Arizona. Scherben dieses Asteroiden wurden vom Kraterrand gesammelt und nach dem nahe gelegenen Canyon Diablo benannt. Der Meteorit Canyon Diablo ist wichtig, da er eine Klasse von Meteoriten mit Komponenten darstellt, die eine genauere Datierung ermöglichen.
Im Jahr 1953 maß Clair Cameron Patterson, ein renommierter Geochemiker am California Institute of Technology, die Verhältnisse von Bleiisotopen in Proben des Meteoriten, die das Alter der Erde stark einschränkten. Proben des Meteoriten zeigen eine Ausbreitung von 4,53 Milliarden auf 4,58 Milliarden Jahre. Wissenschaftler interpretieren diesen Bereich als die Zeit, die das Sonnensystem brauchte, um sich zu entwickeln, ein allmähliches Ereignis, das über ungefähr 50 Millionen Jahre stattfand.
Durch die Verwendung nicht nur der Gesteine auf der Erde, sondern auch der Informationen über das sie umgebende System konnten Wissenschaftler das Alter der Erde auf etwa 4,54 Milliarden Jahre schätzen. Zum Vergleich: Die Milchstraße, die das Sonnensystem enthält, ist ungefähr 13,2 Milliarden Jahre alt, während das Universum selbst auf 13,8 Milliarden Jahre datiert wurde.
Weiterführende Literatur:
- Finden Sie heraus, wo sich die ältesten Felsen in den Vereinigten Staaten befinden.
- Erfahren Sie mehr über die ältesten Gesteine und Mineralien der Welt im American Natural History Museum.
- Lesen Sie mehr über die Bestimmung des Erdalters aus dem US Geological Survey.
Dieser Artikel wurde am 7. Februar 2019 von Elizabeth Howell, einer Mitarbeiterin von Space.com, aktualisiert.
