Ein internationales Forschungsteam, bestehend aus Wissenschaftlern der Universitäten Göttingen, Köln und der Curtin University in Australien, hat eine bahnbrechende Methode entwickelt, um die geologische Geschichte alter Landschaften in Australien zu entschlüsseln. Diese Studie, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, nutzt kosmische Strahlung, um Einblicke in die Entwicklung und das Alter von Landschaften zu gewinnen, die vor Millionen von Jahren entstanden sind.
Australien ist bekannt für seine beeindruckenden roten Wüsten, die eine Vielzahl von geologischen Formationen und Sedimenten enthalten. Die Forscher haben herausgefunden, dass diese Landschaften nicht nur das Ergebnis von Erosion sind, sondern auch wichtige Informationen über den Transport von Sedimenten in der Erdgeschichte bewahren. Die Methode, die sie anwenden, basiert auf der Analyse von Krypton, einem Edelgas, das durch kosmische Strahlung in bestimmten Mineralien, wie Zirkon, erzeugt wird. Durch diese Analyse können die Wissenschaftler rekonstruieren, wie Gesteinsmaterial durch natürliche Prozesse wie Erosion und Transport durch Wind oder Wasser über weite Strecken bewegt wurde.
Die grundlegende Theorie hinter dieser Methode ist, dass kosmische Strahlen, die kontinuierlich aus dem Weltall auf die Erde treffen, Reaktionen in den Mineralien an der Erdoberfläche auslösen. Diese Reaktionen führen zur Bildung stabiler „kosmogener Nuklide“, die wie eine Art Stoppuhr fungieren. Je länger die Mineralien der Oberfläche ausgesetzt sind, desto mehr dieser Nuklide sammeln sich in ihnen an. Die meisten bisherigen geologischen Studien haben sich auf radioaktive Nuklide konzentriert, die jedoch schnell zerfallen und somit nur kurzfristige Informationen liefern können. Die neue Studie nutzt jedoch stabiles, kosmogenes Krypton, um tiefgreifende geologische Prozesse zu untersuchen, die in Zirkon-Kristallen konserviert sind.
Die Zirkon-Kristalle, die für diese Studie untersucht wurden, stammen aus Bohrkernen, die bis zu 50 Meter tief aus dem Süden Australiens entnommen wurden. Diese Region weist einige der größten Zirkonvorkommen der Welt auf und war einst von Wasser umgeben, bevor der Meeresspiegel sank und die Küstenlinie sich verschob. Durch die Analyse des Kryptons zusammen mit anderen geochemischen und mineralogischen Daten konnten die Wissenschaftler die Entwicklung dieser Landschaften über einen Zeitraum von rund 40 Millionen Jahren rekonstruieren.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Erosion in diesen Landschaften außergewöhnlich langsam verläuft. In einigen Bereichen wurde die Erdoberfläche weniger als einen Meter pro Million Jahre abgetragen. Zudem dauerte es oft über eine Million Jahre, bis Sedimente an die Küste transportiert wurden. Dr. Maximilian Dröllner, der Erstautor der Studie und Dozent an der Universität Göttingen, beschreibt die Zirkon-Sandkörner als „winzige Zeitkapseln“, die dokumentieren, wie lange Sedimente an der Erdoberfläche verweilten. Diese Erkenntnisse ermöglichen es den Wissenschaftlern, die Stabilität von Landschaften und die Dynamik des Sedimenttransports in der geologischen Vergangenheit zu bestimmen.
Eine der überraschendsten Entdeckungen des Forschungsteams war die extrem langsame Veränderung der alten Landschaften Australiens, die mit den stabilsten Regionen der Erde, wie der Atacama-Wüste und den Trockentälern der Antarktis, vergleichbar ist. Diese neue Methode bietet einen tiefen Einblick in die Reaktionen von Landschaften auf verschiedene Faktoren wie Klimaveränderungen, tektonische Aktivitäten und Schwankungen des Meeresspiegels über Millionen von Jahren.
Dr. Dröllner hebt hervor, dass die Stabilität von Krypton und Zirkon diese Technik besonders wertvoll macht. Sie eröffnet neue Möglichkeiten, um wichtige Ereignisse in der Erdgeschichte, wie große Klimaveränderungen, zu untersuchen und zu verstehen, wie diese Ereignisse die Stabilität von Landschaften und geochemische Kreisläufe auf unserem Planeten beeinflusst haben. Diese innovative Herangehensweise könnte somit weitreichende Implikationen für die Geowissenschaften und unser Verständnis der Erdgeschichte haben.
