Der Planet Erde hat keine Geburtsurkunde, um seine Entstehung zu dokumentieren, was bedeutet, dass Wissenschaftler Hunderte von Jahren damit verbrachten, das Alter des Planeten zu bestimmen. Wie alt ist die Erde?
Durch die Datierung der Gesteine in der sich ständig verändernden Erdkruste sowie der Gesteine in den Nachbarländern der Erde, wie dem Mond und besuchenden Meteoriten, haben Wissenschaftler errechnet, dass die Erde 4,54 Milliarden Jahre alt ist, mit einem Fehlerbereich von 50 Millionen Jahren.
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Wissenschaftler haben in den letzten 400 Jahren mehrere Versuche unternommen, den Planeten zu datieren. Sie haben versucht, das Alter auf der Grundlage des sich ändernden Meeresspiegels, der Zeit, die die Erde oder die Sonne brauchte, um auf die heutigen Temperaturen abzukühlen, und des Salzgehalts der Ozeane vorherzusagen. Mit dem Fortschreiten der Datierungstechnologie erwiesen sich diese Methoden als unzuverlässig; so zeigte sich beispielsweise, dass das Ansteigen und Absinken des Meeresspiegels ein sich ständig verändernder Prozess ist und nicht ein allmählich abnehmender.
Und in einem weiteren Versuch, das Alter des Planeten zu berechnen, wandten sich die Wissenschaftler den Felsen zu, die seine Oberfläche bedecken. Da jedoch die Plattentektonik die Kruste ständig verändert und umgestaltet, sind die ersten Gesteine längst recycelt, eingeschmolzen und zu neuen Aufschlüssen geformt worden.
Die Wissenschaftler müssen auch mit einem Problem kämpfen, das als Große Diskordanz bezeichnet wird und bei dem sedimentäre Gesteinsschichten zu fehlen scheinen (am Grand Canyon zum Beispiel sind 1,2 Milliarden Jahre Gestein nicht zu finden). Es gibt mehrere Erklärungen für diese Diskrepanz; Anfang 2019 schlug eine Studie vor, dass eine globale Eiszeit die Gletscher dazu veranlasste, sich in das Gestein einzuschleifen, so dass es sich auflöste. Die Plattentektonik schleuderte das zerkleinerte Gestein dann zurück ins Erdinnere, wobei die alten Spuren entfernt und in neues Gestein verwandelt wurden.
Im frühen 20. Jahrhundert verfeinerten Wissenschaftler das Verfahren der radiometrischen Datierung. Frühere Forschungen hatten gezeigt, dass die Isotope einiger radioaktiver Elemente mit einer vorhersagbaren Geschwindigkeit in andere Elemente zerfallen. Durch die Untersuchung der vorhandenen Elemente können die Wissenschaftler die ursprüngliche Menge 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 die Acasta-Gneise im Nordwesten Kanadas in der Nähe des Großen Sklavensees, die 4,03 Milliarden Jahre alt sind. Aber Gesteine, die älter als 3,5 Milliarden Jahre sind, finden sich auf allen Kontinenten. In Grönland gibt es das suprakrustale Isua-Gestein (3,7 bis 3,8 Milliarden Jahre alt), während das Gestein in Swasiland 3,4 bis 3,5 Milliarden Jahre alt ist. Proben in Westaustralien sind 3,4 bis 3,6 Milliarden Jahre alt.
Forschungsgruppen in Australien fanden die ältesten Mineralkörner der Erde. Diese winzigen Zirkonsilikatkristalle haben ein Alter von 4,3 Milliarden Jahren und sind damit die ältesten bisher auf der Erde gefundenen Materialien. Ihr Ausgangsgestein wurde noch nicht gefunden.
Die Gesteine und Zirkone setzen eine untere Grenze für das Alter der Erde von 4,3 Milliarden Jahren, denn der Planet selbst muss älter sein als alles, was auf seiner Oberfläche liegt.
Wann das Leben entstanden ist, ist noch umstritten, vor allem weil einige frühe Fossilien als natürliche Gesteinsformen auftreten können. Einige der frühesten Formen des Lebens wurden in Westaustralien gefunden, wie eine Studie aus dem Jahr 2018 zeigt; die Forscher fanden winzige Fäden in 3,4 Milliarden Jahre altem Gestein, die Fossilien sein könnten. Andere Studien legen nahe, dass das Leben noch früher entstanden ist. Hämatit-Röhren in vulkanischem Gestein in Quebec könnten vor 3,77 bis 4,29 Milliarden Jahren Mikroben enthalten haben. Forscher, die Felsen im Südwesten Grönlands untersuchten, entdeckten ebenfalls kegelförmige Strukturen, die mikrobielle Kolonien vor etwa 3,7 Milliarden Jahren umgeben haben könnten.
Mit den Nachbarn
In dem Bestreben, das Alter der Erde weiter zu präzisieren, begannen die Wissenschaftler, ihren Blick nach außen zu richten. Das Material, aus dem sich das Sonnensystem bildete, war eine Wolke aus Staub und Gas, die die junge Sonne umgab. Durch gravitative Wechselwirkungen verschmolz dieses Material etwa zur gleichen Zeit zu den 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, unterliegt nicht den Auftauchprozessen, die auf der Erde stattfinden. Daher befinden sich auf der Mondoberfläche noch immer Gesteine aus der Frühgeschichte des Mondes. Proben, die von den Apollo- und Luna-Missionen zurückgebracht wurden, ergaben ein Alter zwischen 4,4 und 4,5 Milliarden Jahren und helfen, das Alter der Erde einzugrenzen. Wie sich der Mond gebildet hat, ist umstritten. Während die vorherrschende Theorie besagt, dass ein marsgroßes Objekt auf die Erde stürzte und die Bruchstücke schließlich zum Mond verschmolzen, gehen andere Theorien davon aus, dass sich der Mond vor der Erde gebildet hat.
Neben den großen Körpern des Sonnensystems haben Wissenschaftler auch kleinere felsige Besucher untersucht, die auf die Erde gefallen sind. Meteoriten stammen aus einer Vielzahl von Quellen. Einige wurden nach heftigen Kollisionen von anderen Planeten abgeworfen, andere sind Überbleibsel aus dem frühen Sonnensystem, die nie groß genug wurden, um einen zusammenhängenden Körper zu bilden.
Obwohl keine Gesteinsbrocken absichtlich vom Mars zurückgebracht wurden, gibt es Proben in Form von Meteoriten, die vor langer Zeit auf die Erde fielen und es den Wissenschaftlern ermöglichen, Näherungswerte für das Alter der Gesteine auf dem Roten Planeten zu ermitteln. Einige dieser Proben wurden auf ein Alter von 4,5 Milliarden Jahren datiert, was andere Berechnungen zum Zeitpunkt der frühen Planetenentstehung stützt.
Für mehr als 70 Meteoriten, die auf die Erde gefallen sind, wurde das Alter durch radiometrische Datierung berechnet. Die ältesten von ihnen sind zwischen 4,4 und 4,5 Milliarden Jahre alt.
Vor fünfzigtausend Jahren stürzte ein Gestein aus dem Weltraum herab und bildete den Meteorkrater in Arizona. Scherben dieses Asteroiden wurden vom Kraterrand gesammelt und nach dem nahe gelegenen Canyon Diablo benannt. Der Canyon Diablo-Meteorit ist wichtig, weil er eine Klasse von Meteoriten repräsentiert, deren Bestandteile eine genauere Datierung ermöglichen.
Im Jahr 1953 hat Clair Cameron Patterson, ein renommierter Geochemiker am California Institute of Technology, in Proben des Meteoriten Verhältnisse von Blei-Isotopen gemessen, die das Alter der Erde genau eingrenzen. Die Proben des Meteoriten zeigen eine Spanne von 4,53 Milliarden bis 4,58 Milliarden Jahren. Die Wissenschaftler interpretieren diese Spanne als die Zeit, die für die Entwicklung des Sonnensystems benötigt wurde, ein allmählicher Vorgang, der sich über etwa 50 Millionen Jahre hinzog.
Durch die Verwendung nicht nur der Gesteine auf der Erde, sondern auch von Informationen, die über das sie umgebende System gesammelt wurden, konnten die Wissenschaftler das Alter der Erde auf etwa 4,54 Milliarden Jahre festlegen. Zum Vergleich: Die Milchstraßengalaxie, in der sich das Sonnensystem befindet, ist etwa 13,2 Milliarden Jahre alt, während das Universum selbst auf 13,8 Milliarden Jahre datiert wurde.
Weitere Informationen:
- Finden Sie heraus, wo sich die ältesten Gesteine in den Vereinigten Staaten befinden.
- Erfahren Sie mehr über die ältesten Gesteine und Mineralien der Welt, vom American Natural History Museum.
- Lesen Sie mehr über die Bestimmung des Alters der Erde vom U.S. Geological Survey.
Dieser Artikel wurde am 7. Februar 2019 von der Space.com-Mitarbeiterin Elizabeth Howell aktualisiert.