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Die Evolution der Steine#

Nicht nur Lebewesen, sondern auch Minerale haben eine Entwicklungsgeschichte, die zu immer komplexerer Vielfalt führte.#


Von der Wiener Zeitung (Dienstag, 4. April 2017) freundlicherweise zur Verfügung gestellt.

Von

Eva Stanzl


Konichalcit
Bunte Vielfalt: Die Hälfte der heutigen Minerale entstand durch den Einfluss von Leben - Konichalcit, rechts Chrysokoll.
Foto: © NHM/Schumacher

Wien. Steine sind Steine. Könnte man meinen. Stimmt aber nicht ganz. Unter anderem sind sie weniger fest, als sie aussehen. Ähnlich wie Eis können auch Steine schmelzen - etwa wenn Lava sich bei einem Vulkanausbruch über die Landschaft ergießt. Und ähnlich wie Wasser ist Gestein in seiner Ursprungsform gasförmig. "Wenn Gase sich abkühlen, werden sie zu Mineralen - und Minerale sind Stein", betonte Christian Köberl, der Direktor des Naturhistorischen Museums Wien, bei einem Rundgang durch die neue Dauerausstellung seines Hauses am Dienstag.

"Die Evolution der Minerale" heißt die Schau, die die Geschichte der härtesten Naturschätze erzählt und den neuen Ausgangspunkt der mineralogisch-petrographischen Sammlung darstellt. Ab heute, Mittwoch, kann die Entstehungsgeschichte der Minerale anhand von etwa 50 faustgroßen Prachtexemplaren nachvollzogen werden.

Heute sind auf der Erde 5000 Mineralien bekannt. Am Anfang des Universums existierten deren jedoch nur zwölf. "Nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren bildeten sich als erste Elemente Wasserstoff und Helium", informiert das NHM in den Ausstellungsunterlagen. Bei Kernfusionen in Sternen entstanden daraus die anderen chemischen Elemente. Von Sternenexplosionen blieben Gaswolken übrig, die diese Elemente im Weltraum verteilten. "Als das Gas abkühlte, bildeten sich daraus Minerale als winzige Körnchen", erklärte Köberl.

Vater der Mineral-Evolution#

Die Urminerale - das erste war Diamant - durchliefen bis zur heutigen Vielfalt eine Art Evolution. "Bei Evolution denken wir in der Regel an Biologie. Doch auch Mineralien haben im Laufe der Geschichte eine prachtvolle Komplexität als Antwort auf veränderte Umweltbedingungen hervorgebracht", erläuterte Köberl. Nicht nur Sternenexplosionen und Gaswolken, sondern auch die Planetenbildung, die Plattentektonik auf der Erde und schließlich das Leben trugen zur Bildung neuer Gesteinsformationen bei - ob zackig oder rund, kristallin oder glatt, blau, gelb oder grün, edel oder halbedel, Smithsonit oder Konichalcit.

"Etwa die Hälfte der Minerale, die wir heute kennen, ist durch den Einfluss von Lebewesen entstanden", sagte der US-Forscher Robert Hazen. Der Mineraloge an der Carnegie Institution for Science in Washington DC ist so etwas wie der Vater der Mineral-Evolution. Im Jahr 2008 hatte er erstmals die Zusammenhänge zwischen der Neubildung von Mineralen und der Entwicklungsgeschichte der Erde aufgezeigt. Ihm war aufgefallen, dass die Mineralvielfalt auf der Erde weit größer ist als auf allen bisher untersuchten Planeten und Monden in unserem Sonnensystem.

Das Sonnensystem entstand vor 4,56 Milliarden Jahren aus einer Gas- und Staubwolke. Im Zentrum konzentrierte eine Vorläufer-Sonne einen Großteil der Materie. Diese Protosonne war von einem Sonnennebel umgeben, aus dessen Abkühlen sich um die 60 Minerale kondensierten. Sie ballten sich zu immer größeren Klumpen zusammen, aus denen Asteroiden und schließlich Planeten entstanden. Bei diesem Prozess bildeten sich laut den Forschern 200 neue Minerale.

Chrysokoll
Chrysokoll im Mineralienbuch
Foto: © NHM/Schumacher

Vor 4,5 bis 3,8 Milliarden Jahren war die frühe Erde einem Bombardement kleinerer Himmelskörper ausgesetzt. Die frei werdende Energie führte zur Erhitzung und Aufschmelzung. Als die Erde allmählich abkühlte, verfestigte sich ihre äußere Schicht zur Erdkruste. Aus dieser Zeit stammen die ältesten Minerale unseres Heimatplaneten, darunter vor 4,4 Milliarden Jahren Zirkon. Vulkane spuckten Material aus dem aufgeschmolzenen Erdmantel an die Oberfläche. Bei der Erstarrung entstanden bis zu 500 neue Mineralien.

Die Erdkruste besteht aus Platten, die sich vor etwa 3,8 Milliarden Jahren gegeneinander bewegten. Durch den Druck und die hohen Temperaturen der Plattentektonik bildeten sich weitere 500 Minerale. Wässrige, metallhaltige Lösungen unterstützten die Bildung von Erzlagerstätten.

Die Rolle des Lebens#

Leben entstand vermutlich vor 3,8 Milliarden Jahren. "In Flachmeeren wurde durch den Stoffwechsel von Bakterien und Algen Kalk ausgefällt - es entstanden feingeschichtete Karbonate namens Stromatoliten", erklärte Hazen. Vor 2,5 Milliarden Jahren konnte sich schließlich Sauerstoff in der Atmosphäre anreichern. Das hatte zur Folge, dass die Erde "rostete". Die dominierenden schwarzen Vulkangesteine wurden rot und durch die Oxidation von Eisen entstanden rötliche Minerale: Ihre Zahl kletterte von 1500 auf 4000.

Vor einer Milliarde Jahren wurde das Klima feuchter und kühler. Gletscher reflektierten Sonnenstrahlen, der Planet war mit Eis bedeckt und die Mineralbildung kam zum Stillstand. Vor etwa 600.000 Jahren endete die Kaltzeit und das Leben entfaltete sich explosionsartig. Vielzeller entstanden, Lebewesen entwickelten Hartteile. Panzer, Schalen, Knochen und Zähne werden aus Mineralen wie Aragonit, Hydroxylapatit aufgebaut. Durch das warme, feuchte Klima kam es zur Gesteinsverwitterung und die Oxidation brachte neue, oft kompliziert aufgebaute und farbenprächtige Mineralien hervor.

"Würden wir auf einem anderen Planeten eine Mineralwelt von ähnlicher Vielfalt entdecken, wäre das ein Zeichen für bestehendes oder vergangenes Leben", hob Hazen hervor. Zum Vergleich: Auf dem Mond wurden 300, auf dem Mars 420 Minerale entdeckt. Zu welchen neuen Gesteinen sich die Betonbauten, chemischen Ablagerungen oder Bohrlöcher unseres technologisch-urbanen Zeitalters kristallisieren werden, bleibt abzuwarten.

Wiener Zeitung, Dienstag, 4. April 2017