Ein Magmaklumpen, der in einer Blase eingeschlossen ist, die kleiner als die Breite eines menschlichen Haares ist und in Südafrika gefunden wurde, kann die Uhr beim ersten langsamen Tanz der Erde auf den Felsplatten, aus denen die äußere Hülle besteht, zurückdrehen.
Die Chemikalien in diesem kleinen Klumpen lassen auf eine sogenannte Plattentektonik schließen, die in den ersten Milliarden Jahren des Bestehens der Erde zugenommen hat.
Seit den 1950er Jahren wissen Wissenschaftler, dass die Erdkruste aus riesigen Platten besteht, die als tektonische Platten bezeichnet werden und über dem geschmolzenen Erdmantel schweben. Diese kolossalen Platten treffen sich in Subduktionszonen, in denen die leichtere Platte unter der schwereren in die Tiefe des Mantels gleitet. Die sinkende Kruste, die mit Mineralien gefüllt ist, die von der Erdoberfläche gesammelt wurden, schmilzt unter den extremen Drücken und Temperaturen des Erdinneren zu Magma.
Wann genau dieses planetare Recycling begann, wurde heiß diskutiert. Schätzungen reichen von 1 bis 4 Milliarden Jahren. Jetzt hat ein internationales Wissenschaftlerteam entdeckt, dass die Subduktion der Erdkruste wahrscheinlich vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren begann. Ihre Ergebnisse wurden am 15. Juli in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
"Die Plattentektonik ist möglicherweise der Hauptprozess auf der Erde, der sie von anderen Planeten in unserem Sonnensystem unterscheidet, und der für die Untersuchung des Lebens auf der Erde von großer Bedeutung sein kann", sagte Alexander Sobolev, Hauptautor des Papiers und Geochemiker an der Université Grenoble Alpes in Frankreich.
Die mikroskopisch kleine Perle aus gekühltem Magma, die an der Wurzel ihrer Entdeckung lag, ruhte mehr als 3,3 Milliarden Jahre, geschützt durch ihr Olivinkristallgrab und unverändert durch die Umgebung. Es war eine Zeitkapsel aus einem der frühesten Äonen der Erdgeschichte.
Der Olivinkristall, nicht größer als ein Sandkorn, wurde in einem Komatiitenfelsen gefunden, der nach dem Komati River in Südafrika benannt ist, wo solche Gesteine entdeckt wurden. Sie bildeten sich, als während der archaischen Zeit (vor 2,5 bis 4 Milliarden Jahren) außerordentlich heiße Magmafahnen vom Erdmantel zur Erdoberfläche aufstiegen (sobald Magma die Erdoberfläche erreicht, heißt es Lava). Diese seltenen Gesteine sind für Geologen außerordentlich wertvoll, da sie einen Einblick in die frühen Bedingungen des Erdmantels geben.
Um den winzigen Magmaeinschluss zu untersuchen, schmolzen Sobolev und sein Team die ovalen Kristalle neu, indem sie sie auf über 1.500 Grad Celsius erhitzten und sie schnell in Eiswasser abkühlten, um eine glasartige Probe zu bilden. Anschließend verwendeten sie modernste Instrumente, um die chemische Zusammensetzung des glasartigen Magmas zu messen und seinen Ursprung zu bestimmen.
Die Forscher entdeckten, dass das Magma eine Reihe von Signaturen subduzierter ozeanischer Kruste enthielt, darunter hohe Konzentrationen an Wasser und Chlor und niedrige Deuteriumkonzentrationen (eine schwere Version von Wasserstoff). Sie kamen zu dem Schluss, dass das Magma aus den geschmolzenen Überresten eines alten Meeresbodens stammt.
"Wenn das der Fall ist, bedeutet es viel", sagte Sobolev. "Es bedeutet, dass die durch Meerwasser veränderte Kruste von der Oberfläche vor fast 3,3 Milliarden Jahren in den Mantel gelangt ist. Da all diese Prozesse langsam sind, kann man dies von dem Zeitpunkt an erwarten, an dem diese Quelle bis zu dem Punkt abfiel, an dem sie die Oberfläche erreichte Auch hier dauerte es mindestens 100 bis 200 Millionen Jahre. Das bedeutet, dass dieser Prozess innerhalb der ersten Milliarden Jahre der Erdgeschichte begann. "
