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Forschungsteam öffnet Blick in die geologische Vergangenheit mit „kosmischer Stoppuhr“
Australiens rote Wüsten bewahren bemerkenswerte Spuren der Entwicklung unserer Erdoberfläche. Diese können nun erstmals gelesen werden. Dabei hilft kosmische Strahlung aus dem Weltall. Forschende haben rekonstruiert, wie die Landschaften vor Millionen von Jahren geformt und Sandkörner über weite Strecken hinweg befördert wurden.
Das Team der Universitäten Göttingen und Köln, sowie der Curtin University in Australien setzte dazu erstmals eine neue Methode ein. Eine Schlüsselrolle spielen dabei winzige Mengen des Edelgases Krypton, das vor langer Zeit unter dem Einfluss von kosmischer Strahlung in den Sandkörnern entstanden ist. Sie geben Aufschluss darüber, mit welcher Geschwindigkeit Gesteinsmaterial durch Erosion abgetragen und durch Wind oder Wasser an andere Orte verlagert wurden. So gelang es den Forschenden, sehr alte Landschaften zu untersuchen, die mit herkömmlichen Methoden schwer zugänglich sind. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Aus dem Weltraum prasseln beständig kosmische Strahlen auf die Erde ein. Wenn sie an der Erdoberfläche auf die Minerale in Gesteinen treffen, lösen sie darin Kernreaktionen aus. Diese erzeugen Partikel, die „kosmogene Nuklide“ genannt werden. Wie Stoppuhren zeichnen die Nuklide auf, über welche Zeiträume Minerale an der Erdoberfläche exponiert waren: Je länger sie dort lagen, desto mehr Nuklide haben sich in ihnen angesammelt. Die meisten Geologinnen und Geologen untersuchten Landschaften bislang anhand von radioaktiven kosmogenen Nukliden, die schnell zerfallen. In der neuen Studie wurde hingegen erstmals stabiles kosmogenes Krypton genutzt, um Prozesse aus der tiefen geologischen Vergangenheit zu untersuchen, konserviert in Zirkon – einem der robustesten Minerale der Erde.
Die Forschenden analysierten Zirkon-Kristalle, die aus bis zu 50 Meter tiefen Bohrkernen im Süden Australiens stammten. Das Untersuchungsgebiet umfasst einige der weltweit größten Vorkommen von Zirkon. Diese befinden sich an Standorten, die vor langer Zeit Küsten waren, durch den gesunkenen Meeresspiegel aber heute im Inneren des Landes liegen. Durch die Messung des kosmogenen Kryptons und weiteren geochemischen und mineralogischen Daten rekonstruierte das Team die Entwicklung großflächiger Landschaften vor rund 40 Millionen Jahren. Die Ergebnisse offenbarten deren außerordentlich langsame Erosion: Die Erdoberfläche wurde stellenweise weniger als einen Meter pro Millionen Jahre abgetragen. Und es dauerte zum Teil über eine Million Jahre lang, bis Sedimente bis zur Küste transportiert wurden.
„Die Zirkon-Sandkörner sind winzige Zeitkapseln“, erklärt Erstautor Dr. Maximilian Dröllner, Dozent an der Universität Göttingen und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Curtin University. „Sie zeichnen auf, wie lange Sedimente an der Erdoberfläche verblieben sind. Das macht es uns möglich, die Stabilität von Landschaften und den Transport von Sedimenten in der geologischen Vergangenheit zu bestimmen. Was uns überrascht hat, war, wie langsam sich die alten australischen Landschaften veränderten – vergleichbar mit einigen der stabilsten Regionen der Erde heute, wie der Atacama-Wüste und den Antarktischen Trockentälern.“
Die neue Methode gibt Aufschluss darüber, wie Landschaften über Millionen von Jahren auf Klimawandel, tektonische Bewegungen der Erdkruste und Schwankungen des Meeresspiegels reagiert haben. „Da sowohl Krypton als auch Zirkon stabil sind, kann diese Technik weit über den Anwendungsbereich bestehender Methoden hinaus eingesetzt werden“, sagt Dröllner. „Sie ermöglicht es uns, wichtige Momente in der Geschichte der Erde, wie große Klimaveränderungen, zu untersuchen und zu verstehen, wie sie die Stabilität der Landschaften und die geochemischen Kreisläufe auf unserem Planeten verändert haben.“
Dr. Maximilian Dröllner
Georg-August-Universität Göttingen
Abteilung Sedimentologie und Umweltgeologie
Goldschmidtstr. 3, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 39-27984
E-Mail: maximilian.droellner@uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/699390.html
und
Curtin University
Timescales of Mineral Systems Group
Curtin’s Frontier Institute for Geoscience Solutions
Bentley, WA 6102, Australia
Internet: https://staffportal.curtin.edu.au/staff/profile/view/maximilian-droellner-3eb7b4...
Dröllner M. et al. Ancient landscape evolution tracked through cosmogenic krypton in detrital zircon. Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). https://doi.org/10.1073/pnas.2516058122
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=8062 weitere Fotos
Tagebau der weltweit größten Zirkon-Mine Jacinth-Ambrosia im Süden Australiens. Die hier geförderten ...
Quelle: Milo Barham
Copyright: Milo Barham
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Geowissenschaften
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Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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