Wie das älteste Gestein der Erde entstand

Das mit einem Alter von rund vier Milliarden Jahren älteste Gestein auf der Erde findet sich am Acasta River im Nordwesten Kanadas. Es handelt sich dabei um Gneis – ein sogenanntes metamorphes Gestein, das sich bei hohen Temperaturen aus einem anderen Gestein bildete. Wie genau der Acasta-Gneis entstand, war bisher aber unklar. In der Zeitschrift „Nature Geoscience“ schlagen Geowissenschaftler um Tim Johnson von der Curtin University im australischen Perth nun ein mögliches Szenario vor: Das Gestein könnte sich geformt haben, als große Meteoriten auf die noch junge Erde prallten.

Gneis ähnelt Granit, fällt aber durch seine gebänderte Musterung auf. Die meisten Vorkommen bildeten sich an tektonischen Plattengrenzen. Taucht eine Erdplatte unter eine andere ab, herrschen nämlich die zur Entstehung nötigen Bedingungen. Doch mit dem Acasta-Gneis verhielt es sich offenbar anders. Denn er ist chemisch anders zusammengesetzt als andere Gneise. Das legt nahe, dass das Gestein auch anders entstanden ist. Johnson und sein Team spielten mithilfe von Computersimulationen verschiedene Szenarien für den Ursprung des Acasta-Gneises durch. Die Konzentration von Spurenelementen diente den Wissenschaftlern als chemisches Indiz dafür, wie gut Simulation und Realität übereinstimmen. Denn je nach Entstehungspfad enthält das Gestein unterschiedliche Mengen an Strontium oder an Elementen der Seltenen Erden.

Die Forscher fanden heraus, dass der Acasta-Gneis nur bei Temperaturen von über 800 Grad Celsius und vergleichsweise niedrigem Druck entstanden sein kann. Der Einschlag eines großen Meteoriten auf der Erde dürfte genau solche Bedingungen schaffen. Dieses Szenario wäre durchaus plausibel – schließlich kam es während der ersten 600 Millionen Jahre permanent zu Meteoriteneinschlägen auf dem Planeten.

Die äußere Schicht der frühen Erde bestand aus eisenhaltigem Basaltgestein. Die Meteoriteneinschläge könnten damals dazu geführt haben, dass sich ein Teil des Gesteins in den obersten drei Kilometern der Erdkruste in Gneis umwandelte. Den Computersimulationen zufolge wären Meteoriten mit einem Durchmesser von ungefähr 100 Kilometern nötig, um die passenden Bedingungen für die Entstehung des Gneises herbeizuführen. Gesteinsvorkommen wie der Acasta-Gneis müssen einmal sehr verbreitet gewesen sein, meint Johnson. Doch nach vier Milliarden Jahren und durch das Aufkommen der Plattentektonik ist kaum etwas davon übrig geblieben.