Das Wasser auf der Erde verdunstet, gelangt als Wasserdampf in die Atmosphäre und fällt als Niederschlag wieder herab. Dadurch bewegt sich das Wasser in einem stetigen Kreislauf durch das Erdsystem. Erst dies bringt Süßwasser an Land und speist Gewässer und Grundwasser. Für Ökosysteme und Leben auf der Erde ist das von entscheidender Bedeutung. Doch wann genau sich dieser Wasserkreislauf im Zuge der Erdgeschichte entwickelt hat, ist bislang nicht eindeutig geklärt. Fossilienfunde von einzelligen Organismen in kontinentalen Ablagerungen belegen, dass er spätestens vor 3,5 Milliarden Jahren existiert haben muss. Denn nur so kam Wasser auch auf die urzeitlichen Landmassen.
Wann begann der Wasserkreislauf?
Um den Startpunkt des globalen Wasserkreislaufes genauer eingrenzen zu können, haben Geowissenschaftler um Hamed Gamaleldien von der Khalifa Universität in Abu Dhabi nun die Zusammensetzung der frühen Erdkruste genauer untersucht. Dafür bestimmten sie Sauerstoffeinschlüsse im Mineral Zirkon, welches noch heute in einigen Gesteinsschichten zu finden ist, die bereits vor 3,2 bis 4,2 Milliarden Jahren auf den Urkontinenten existierten. Die Forschenden verwendeten für ihre Analysen winzige Zirkonkristalle aus Gesteinsproben aus den Jack Hills in Westaustralien und werteten die chemischen Messdaten mit Computersimulationen aus.
In den Zirkonproben fanden die Geowissenschaftler verschiedene Sauerstoffisotope. Diese bildeten sich einst, als das heiße, geschmolzene Gestein aus dem Erdinneren mit Wasser an der Erdoberfläche in Kontakt kam, wie Gamaleldien und seine Kollegen erklären. Das beobachtete Verhältnis der beiden Sauerstoffisotope 18O und 16O legt jedoch nahe, dass das Magma-Gestein dabei nicht nur auf salziges Meerwasser, sondern auch auf Süßwasser einige Kilometer unterhalb der Erdoberfläche traf, wie die Messdaten ergaben. „Beweise für Süßwasser so tief im Inneren der Erde stellen die bestehende Theorie in Frage, dass die Erde vor vier Milliarden Jahren vollständig vom Ozean bedeckt war”, erklärt Gamaleldien.
Süßwasser als Voraussetzung für Leben
Die Forschenden schließen daraus, dass bei der Entstehung der Zirkonkristalle vor mindestens vier Milliarden Jahren nicht nur Ozeane, sondern auch bereits Frischwasser und Landmassen auf der Erde existierten. Demnach muss es damals schon einen Wasserkreislauf gegeben haben, der zu Niederschlag mit Süßwasser führte. „Wir konnten die Ursprünge des hydrologischen Kreislaufs datieren“, sagt Gamaleldien. Der Wasserkreislauf entwickelte sich bereits rund 500 Millionen Jahre früher als gedacht, wie die Geowissenschaftler berichten.
„Diese Entdeckung wirft nicht nur Licht auf die frühe Geschichte der Erde, sondern deutet auch darauf hin, dass Landmassen und Süßwasser die Voraussetzungen dafür schufen, dass sich das erste Leben schon nach relativ kurzer Zeit bilden konnte – weniger als 600 Millionen Jahre nach der Entstehung des Planeten“, erklärt Co-Autor Hugo Olierook von der Curtin University in Perth.
