Die antiken Lebensräume Australiens – seit Jahrtausenden in den Liedern der Aborigines dokumentiert – geben nun durch eine unerwartete Quelle tiefere Geheimnisse preis: kosmische Strahlung, die in Mineralkristallen eingeschlossen ist. Eine neue Studie, veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciences, zeigt, wie diese „kosmischen Uhren“ die Entwicklung von Landschaften aufzeigen können, von Flusssystemen und Küsten bis hin zur Bildung wertvoller Mineralvorkommen.
Deep Time und die sich ständig verändernde Erdoberfläche
Die Erdoberfläche ist ein Schlachtfeld zwischen Erosion und Hebung. Berge erheben sich und zerfallen dann; Küstenlinien rücken vor und ziehen sich dann zurück. Um vorherzusagen, wie Landschaften auf zukünftige Veränderungen wie Klimaveränderungen oder Meeresspiegelschwankungen reagieren werden, ist es wichtig zu verstehen, wie diese Prozesse über Millionen oder Milliarden Jahre ablaufen. Die direkte Messung der Entwicklung alter Landschaften war bislang schwierig.
Forscher haben Proben von vergrabenen Küsten entlang der australischen Nullarbor-Ebene geborgen und eine dramatische Geschichte enthüllt. Das Gebiet war einst ein Meeresboden, später Heimat riesiger Baumkängurus und Beutellöwen und gilt heute als einer der flachsten und trockensten Orte der Erde. Diese alten Strände enthalten hohe Konzentrationen an Zirkon, einem Mineral, das als bemerkenswert stabile Zeitkapsel fungiert.
Der kosmische Fingerabdruck: Wie er funktioniert
Die Erde wird ständig von kosmischer Strahlung bombardiert – hochenergetischen Teilchen explodierender Sterne. Wenn diese Strahlen mit Atomen in oberflächennahen Mineralien kollidieren, entstehen durch mikroskopische „Explosionen“ neue Elemente, sogenannte kosmogene Nuklide. Die Messung dieser Nuklide wird seit langem verwendet, um Landschaftsveränderungen abzuschätzen, aber viele zerfallen für antike Zeitpläne zu schnell.
Diese Studie nutzte kosmogenes Krypton, das in Zirkonkristallen gespeichert ist. Krypton zerfällt nicht und bewahrt Informationen über Hunderte Millionen Jahre hinweg. Durch die Verdampfung Tausender Zirkonkörner mit einem Laser und die Messung des freigesetzten Kryptons ermittelten Wissenschaftler, wie lange jeder Kristall vor seiner Verschüttung an der Oberfläche lag. Je mehr Krypton, desto länger die Belichtung.
Australiens überraschend stabile Vergangenheit
Vor rund 40 Millionen Jahren war Südaustralien warm, feucht und bewaldet. Dennoch erodierten Landschaften außergewöhnlich langsam – weniger als einen Meter pro Million Jahre. Dies ist langsamer als in dynamischen Bergregionen, aber vergleichbar mit einigen der stabilsten Umgebungen der Erde heute, wie der Atacama-Wüste oder der Antarktis.
Die Studie verfolgte auch die Bewegung von zirkonhaltigem Strandsand: ein bemerkenswert langsamer Prozess, der von der Erosion bis zur Verschüttung etwa 1,6 Millionen Jahre dauert. Durch diese langsame Bewegung werden weniger haltbare Mineralien auf natürliche Weise herausgefiltert und der widerstandsfähige Zirkon konzentriert. Das Ergebnis? Wirtschaftlich wertvolle Vorkommen, die heute in die Alltagskeramik einfließen.
Die Zukunft der Landschaftsforschung
Diese „kosmische Uhr“ bietet eine neue Möglichkeit, die Geschichte der Erdoberfläche zu verstehen. Es erklärt den Mineralreichtum entlang der Nullarbor-Ebene, einschließlich der Jacinth-Ambrosia-Mine, die etwa 25 % des globalen Zirkonmarktes liefert. Durch das Lesen der Fingerabdrücke der kosmischen Strahlung in Zirkon haben Forscher ein geologisches Werkzeug zur Messung antiker Prozesse freigeschaltet.
Die Technik kann durch die Untersuchung moderner Landschaften mit unabhängig gemessenen Oberflächenprozessen verfeinert werden, ihr Potenzial ist jedoch enorm. Es kann auf Perioden der Erdgeschichte vor Hunderten von Millionen Jahren angewendet werden und möglicherweise Aufschluss darüber geben, wie das Aufkommen von Landpflanzen die Oberfläche und Atmosphäre des Planeten verändert hat.
Die Landschaften der Erde bergen Erinnerungen an Mineralien, die durch kosmische Strahlung entstanden sind. Indem wir lernen, diese „kosmische Uhr“ zu lesen, gewinnen wir ein neues Verständnis der Vergangenheit – und eine Blaupause für die Veränderungen, die vor uns liegen könnten.
