Wie wird das Alter der Erde berechnet?

Dieses detaillierte Bild der Erde ist eine Komposition aus mehreren Aufnahmen des Satelliten Suomi NPP. Foto: NASA/JPL

Die Erde ist etwa 4,54 Milliarden Jahre alt. In dieser Zeit erlebte der Planet die Entstehung und das Verschwinden von Kontinenten, die Ausdehnung und das Zusammenziehen der Eiskappen sowie die Evolution des Lebens von Einzellern bis hin zu riesigen Blauwalen. Wie bestimmen Wissenschaftler also das Alter der Erde?

„Wenn man als Geowissenschaftler einen Stein betrachtet, ist es nicht einfach nur ein Stein. Dieser Stein birgt eine Geschichte, die man zu entschlüsseln versuchen kann“, sagte Becky Flowers, Geologin an der University of Colorado Boulder.

Mineralien, die aus Magma oder Lava entstehen, enthalten oft Spuren radioaktiver Stoffe wie Uran. Im Laufe der Zeit zerfallen diese radioaktiven Elemente, geben dabei Strahlung ab und wandeln sich schließlich in neue, stabilere Elemente um, die im Mineral eingeschlossen bleiben.

Nehmen wir radioaktives Uran-238, eine häufig vorkommende Uranmodifikation, als Beispiel. Seine Atome setzen so lange Energie frei, bis sie zu Blei zerfallen. Dieser Prozess läuft mit einer konstanten Rate ab, der sogenannten Halbwertszeit. Diese entspricht der Zeit, in der die Hälfte der Atome zerfällt.

Die Halbwertszeit von Uran-238 beträgt über 4 Milliarden Jahre. Das bedeutet, dass es mehr als 4 Milliarden Jahre dauern würde, bis die Hälfte des Uran-238 in einer Probe in Blei umgewandelt wäre. Daher eignet sich Uran-238 ideal zur Datierung extrem alter Objekte.

Mithilfe von Halbwertszeiten können Wissenschaftler das Alter von Gesteinen anhand des Verhältnisses des radioaktiven Ausgangselements („Mutterelement“) zum stabilen Ausgangselement („Tochterelement“) berechnen. Diese Methode wird als radiometrische Datierung bezeichnet.

Flowers erklärte, dass Zirkon aufgrund seines relativ hohen Urangehalts häufig für die radiometrische Datierung verwendet wird. Die Uran-Blei-Datierung ist nur eine von mehreren Methoden der radiometrischen Datierung. Andere Methoden nutzen andere Elemente, beispielsweise die Radiokohlenstoffdatierung. Diese ist eine der gebräuchlichsten Methoden und verwendet ein radioaktives Kohlenstoffisotop mit einer Halbwertszeit von Tausenden von Jahren. Sie eignet sich besonders gut zur Datierung organischer Substanzen.

Dank dieser Methoden haben Geologen Mineralien auf der Erde entdeckt, die 4,4 Milliarden Jahre alt sind, was bedeutet, dass der Planet mindestens so lange existiert. Aber warum glauben sie, dass die Erde über 4,5 Milliarden Jahre alt ist, also mehr als 100 Millionen Jahre älter?

Die Erde hat sich über Milliarden von Jahren dramatisch verändert, insbesondere durch Prozesse wie die Plattentektonik. Diese führt zu Verschiebungen der Erdkruste, zur Entstehung neuen Landes aus Magma und zum Zurückziehen alten Landes in die Erde. Daher ist es für Wissenschaftler sehr schwierig, Gesteine aus der Frühzeit des Planeten zu finden. Sie sind längst erodiert oder zu Rohmaterial geschmolzen.

Wissenschaftler können jedoch die Radiokohlenstoffdatierung anwenden, um das Alter von Gesteinen aus anderen Teilen des Sonnensystems zu bestimmen. Einige Meteoriten enthalten Material, das älter als 4,56 Milliarden Jahre ist, und auch Gesteine vom Mond und Mars sind etwa 4,5 Milliarden Jahre alt.

Diese Zeitangaben liegen recht nahe an dem Zeitpunkt, zu dem Experten die Entstehung des Sonnensystems aus der Gas- und Staubwolke um die junge Sonne vermuten. Auf Grundlage dieser relativen Datierungen lässt sich eine Zeitleiste der Entstehung von Erde, Mond, Mars und anderen nahen Himmelskörpern erstellen.

Die Umwandlung einer urzeitlichen Staubwolke in den Planeten Erde vollzog sich laut Rebecca Fischer, Erd- und Planetenforscherin an der Harvard-Universität, nicht augenblicklich, sondern über Millionen von Jahren. Das bedeutet, dass unser Verständnis des Erdalters nicht auf einem bestimmten Jahr basiert, sondern auf dem Zeitraum, in dem sich der blaue Planet zu formen begann.

Quelle: VNE

Quellenlink