Wie wird das Alter der Erde berechnet?

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Detailliertes Bild der Erde, zusammengestellt aus mehreren Bildern des Satelliten Suomi NPP. Foto: NASA/JPL

Die Erde ist etwa 4,54 Milliarden Jahre alt. In dieser Zeit entstanden und verschwanden Kontinente, Eiskappen dehnten sich aus und schrumpften, und das Leben entwickelte sich vom Einzeller zum riesigen Blauwal. Woher wissen Wissenschaftler also das Alter der Erde?

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

Wenn Mineralien aus Magma oder Lava entstehen, enthalten sie oft Spuren radioaktiver Stoffe wie Uran. Mit der Zeit zerfallen diese radioaktiven Elemente, geben Strahlung ab und verwandeln sich schließlich in neue, stabilere Elemente, die im Mineral eingeschlossen werden.

Nehmen wir zum Beispiel radioaktives Uran-238, eine häufig vorkommende Form von Uran. Seine Atome geben Energie ab, bis sie sich in Blei verwandeln. Dies geschieht mit einer festen Rate, der sogenannten Halbwertszeit. Das ist die Zeit, die die Hälfte der Atome benötigt, um zu zerfallen.

Die Halbwertszeit von Uran-238 beträgt über 4 Milliarden Jahre. Das bedeutet, dass es über 4 Milliarden Jahre dauert, bis sich die Hälfte des Uran-238 in einer Probe in Blei verwandelt. Dies macht Uran-238 ideal für die Datierung sehr alter Objekte.

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

Zirkon werde häufig für die Radioisotopen-Datierung verwendet, da es relativ viel Uran enthalte, sagte Flowers. Die Verwendung von Uran-Blei ist jedoch nur eine Art der Radioisotopen-Datierung. Andere Methoden nutzen andere Elemente, wie zum Beispiel die Kohlenstoffisotopen-Datierung. Dies ist eine der gängigsten Methoden, bei der ein radioaktives Kohlenstoffisotop mit einer Halbwertszeit von Tausenden von Jahren zum Einsatz kommt und sich für die Datierung organischer Materie eignet.

Mithilfe dieser Methoden haben Geologen herausgefunden, dass die Mineralien auf der Erde 4,4 Milliarden Jahre alt sind. Das bedeutet, dass der blaue Planet mindestens so lange existiert. Aber warum glauben sie, dass die Erde älter als 4,5 Milliarden Jahre, also älter als 100 Millionen Jahre ist?

Die Erde hat sich im Laufe von Milliarden von Jahren stark verändert, insbesondere durch Prozesse wie die Plattentektonik. Diese führt dazu, dass sich die Erdkruste verschiebt, neues Land aus Magma entsteht und altes Land wieder in den Boden zurückgezogen wird. 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 mithilfe der Radiokarbonmethode das Alter von Gesteinen aus anderen Teilen des Sonnensystems bestimmen. Einige Meteoriten enthalten Material, das über 4,56 Milliarden Jahre alt ist, und Gesteine vom Mond und Mars sind ebenfalls etwa 4,5 Milliarden Jahre alt.

Diese Daten liegen ziemlich genau in der Zeit, in der sich das Sonnensystem nach Ansicht von Experten aus der Gas- und Staubwolke um die junge Sonne zu bilden begann. Anhand dieser relativen Altersangaben können sie eine Zeitleiste der Entstehung von Erde, Mond, Mars und anderen nahegelegenen Himmelskörpern erstellen.

Der Übergang von der ursprünglichen Staubwolke zum Planeten Erde erfolgte nicht schlagartig, sondern über Millionen von Jahren, erklärt Rebecca Fischer, Erd- und Planetenforscherin an der Harvard University. Das bedeutet, dass wir das Alter der Erde nicht auf ein bestimmtes Jahr zurückführen können, sondern auf einen Zeitraum, in dem sich der blaue Planet zu bilden begann.

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