Zealandia: Beweis für achten Kontinent gefunden?

Im Sommer 2018 flieht Rose Turnbull vor der kalifornischen Hitze in die angenehme Kühle eines fensterlosen Kellerraums und sortiert Sandkörner. Die eigentlich in Neuseeland ansässige Geologin hatte sich in dem Labor eines Kollegen an der California State University in Northridge eingefunden, um die Sandproben nach Zirkon-Kristallen zu durchsuchen. Ihr Ziel: Mithilfe der Mineral-Kristalle das Mysterium um den geheimnisvollen „achten Kontinent“ Zealandia zu lösen, der in der Sprache der Māori Te Riu-a-Māui genannt wird.

Der Sand und die darin enthaltenen Zirkone stammten aus Gesteinsproben, die auf Neuseeland gesammelt wurden. Die neuseeländischen Inseln und Neukaledonien sind die einzigen Landteile Zealandias, die über dem Meeresspiegel liegen. Die restlichen 94 Prozent der fast 5 Millionen Quadratmeter großen Landscholle liegen unter Wasser. Die Anerkennung Zealandias als offizieller Kontinent steht noch aus, denn die Scholle ist nicht nur dünner als die bekannten Kontinente, sie ist nach bisherigen Berechnungen vor allem sehr viel jünger.

Rose Turnbull und ihre Kollegen von der Beratergruppe GNS Science in Neuseeland wollten im Rahmen einer neuen Studie mehr über die ungewöhnliche Landmasse und ihre Entstehung erfahren. Dabei machten sie eine überraschende Entdeckung: Unter Neuseelands Südinsel und Stewart Island stießen sie auf die Überreste eines Milliarden Jahre alten Superkontinents. Diese lassen vermuten, dass Zealandia älter ist als bisher gedacht. Und das Alter einer Landmasse spielt eine entscheidende Rolle bei ihrer Anerkennung als offizieller Kontinent.

„In gewisser Weise sind Kontinente vergleichbar mit Eisbergen“, erklärt Keith Klepeis, einer der Autoren der Studie über Zealandia und Strukturgeologe an der University of Vermont in Burlington. „Was man über der Oberfläche sieht, ist nur ein winzig kleiner Teil des großen Ganzen.“

Die Forschungsergebnisse, die in der Zeitschrift „Geology“ veröffentlich wurden, könnten beim Lösen eines Rätsels helfen, das Wissenschaftler schon lange beschäftigt. Fast alle Kontinente verfügen über mindestens ein sogenanntes Kraton, einen Kern aus urzeitlichem Gestein. Dieser geologische Nukleus ist der älteste Teil der Landmasse und bildet die stabile Basis, auf der der Rest des Kontinents aufbaut. Ein Kraton ist meist mehrere Milliarden Jahre alt, der älteste bisher gefundene Teil der kontinentalen Kruste Zealandias konnte aber nur auf etwa 500 Millionen Jahre datiert werden – für geologische Verhältnisse ist das sehr jung. Bisher war also die Frage: Wenn Zealandia ein Kontinent ist, warum scheint es kein Kraton zu geben?

Bei dem neuentdeckten uralten Gesteinsfragment könnte es sich um das fehlende Stück Zealandias handeln. „Damit ist die letzte Voraussetzung erfüllt “, sagt Rose Turnbull. „Wir sitzen offiziell auf einem Kontinent.“

Laut Joshua Schwartz, ebenfalls Autor der Studie und auf Granite spezialisierter Geologe an der California State University, sind die Erkenntnisse auch für die Beantwortung einer größeren Frage wichtig: Wie entstehen kontinentale Krusten?

„Die oberste Erdschicht, die wir Erdkruste nennen, ist der Ort, an dem alles Lebendige entsteht und passiert“, erklärt er. Auf der kontinentalen Erdkruste leben wir, betreiben wir Landwirtschaft und in ihr finden wir Bodenschätze und Grundwasser. „Man kann sagen: Unser Leben baut auf der Kruste auf.“

Die Definition von Zealandia

Wissenschaftler sind Zealandia schon seit Jahrzehnten auf der Spur und es gibt Bemühungen, die Landmasse offiziell als Kontinent anerkennen zu lassen – doch das ist keine einfache Angelegenheit. „Es gibt in der Geologie keine konkrete und einfache Definition für einen Kontinent“, sagt Joshua Schwartz.

Ein definitiver Aspekt ist die jedoch die chemische Zusammensetzung des Gesteins. Die ozeanische Erdkruste hat gewöhnlich hohe Magnesium- und Eisenanteile. Obwohl Zealandia größtenteils unter dem Meer liegt, weist das Granit-Festgestein dieser Landmasse ein hohes Aufkommen von Silikaten auf – und erfüllt damit die chemischen Voraussetzungen für eine kontinentale Erdkruste. Die Landmasse, die sich über ein gigantisches Areal erstreckt, ist außerdem bedeutend dicker als die typische ozeanische Erdkruste. Auch dies ist ein Faktor, der für die Einordnung als Kontinent spricht.

Galerie: Galerie | Feuerberge in Aktion: Wenn die Vulkane der Welt erwachen

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Nick Mortimer von GNS Science führte unter anderem diese Argumentationen ins Feld, als es im Jahr 2017 darum ging, Zealandia offiziell als achten Kontinent anzuerkennen. Doch auch sie mussten sich in einer Hinsicht geschlagen geben: Ein offensichtliches Kraton fehlt.

Sowohl die kontinentale Erdkruste als auch ihr ozeanisches Gegenstück „schwimmen“ isostatisch auf der darunterliegenden Schicht, dem festen Teil des oberen Erdmantels. Gemeinsam mit dem oberen Erdmantel bilden die beiden Erdkrustentypen die sogenannte Lithosphäre. Die gesamte Lithosphäre der Erde besteht aus mehreren Fragmenten, den tektonischen Platten. Verschieben sich diese gegeneinander, taucht die ozeanische Erdkruste aufgrund ihrer höheren Dichte unter die kontinentale Erdkruste – dieser Vorgang wird Subduktion genannt. Kontinentale Erdkrustenplatten hingegen werden aneinandergeschoben und verdichten sich.

„Ich befinde mich gerade südlich des Wyoming-Kratons“, sagt Joshua Schwartz, der mit seiner Familie Urlaub in New Mexico macht. Manche Felsen dieser Zone, in der eines von mehreren Kratonen, die dem nordamerikanischen Kontinent Stabilität verleihen, zu finden ist, sind mehr als drei Milliarden Jahre alt. Der Fels, auf dem Joshua Schwartz in Santa Fe steht, hat sich dem Kontinent aber vor sehr viel kürzerer Zeit angeschlossen, als eine Reihe von Inseln mit der erdfrühzeitlichen Küstenlinie zusammenstieß.

Bisher schien es so, als hätte sich die älteste Kruste Zealandias erst vor circa 500 Millionen Jahren gebildet, als die Landmasse den Rand des Superkontinents Gondwana darstellte. Zwar kann man Zealandia auch älteres Gestein – unter anderem Teile des Erdmantels, die um die 2,7 Milliarden Jahre alt sind – zuordnen, doch eine ausreichend alte Erdkruste konnte bisher nicht nachgewiesen werden.

Forschungsobjekte der Studie waren 169 Gesteinsproben aus dem Süden Neuseelands und von den Stewart Islands. Manche dieser Proben hatten Rose Turnbull und ihr Team selbst auf mehreren Forschungsreisen in den Regionen gesammelt, andere stammten aus dem nationalen Gesteinskatalog. Die einzelnen Ursprungsorte aller Proben waren so gut über das untersuchte Gebiet verteilt, dass sie die südliche Insel Neuseelands komplett abdeckten.

Im Labor wurden die Gesteinsproben zerstoßen und die Körner nach Dichte und Magnetik sortiert. Am Ende blieb nur noch feiner Sand übrig, der hauptsächlich aus Zirkon bestand. Rose Turnbull übertrug tausende Zirkone auf Mikroskop-Objektträger, behandelte sie mit Epoxid und polierte sie, bevor die chemische Analyse endlich beginnen konnte.

„Es war ein langwieriger Prozess“, sagt sie.

Die Antwort liegt im Zirkon

Die Ergebnisse der Untersuchungen erzählten eine unerwartete Geschichte. Die Methode, die die Forscher angewandt hatten, verriet nicht nur das Alter der Zirkone, sondern auch das des Ausgangsgesteins, aus dem sie entstanden waren. So wurden die Wissenschaftler auf einen breiten Gürtel entlang der Ostküste der südlichen Inseln Neuseelands aufmerksam: Zirkone aus diesem Gebiet stammten von einem Ausgangsgestein, für das ein Alter von 1,3 Milliarden Jahren ermittelt werden konnte.

Dieser Zeitpunkt fällt in etwa mit der Phase der Erdgeschichte zusammen, in der die Landmassen der Erde sich in Zeitlupe aufeinander schoben und den Superkontinent Rodinia formierten. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass bei diesem geologischen Auffahrunfall und dem späteren Zerfall Rodinias heißes Gestein aus dem tieferen Erdmantel an die Oberfläche gestiegen ist, das sich zu der Platte zusammenschloss, die heute unter Neuseeland liegt: das kratonische Fundament, auf dem später Zealandia wuchs.

Die Zirkone geben außerdem Hinweise auf eine mögliche Abspaltung Zealandias von seinem Mutter-Superkontinent. In den Kristallen sind geringe Mengen des Sauerstoffisotops O-18 zu finden. Ein chemischer Fingerabdruck, der den Wissenschaftlern zufolge bei Zirkonen, die in Granit eingebettet sind, äußerst selten zu finden ist. Damit mit O-18 angereicherte Steine entstehen, „muss eine Vielzahl verschiedener Faktoren erfüllt sein“, sagt Juliana Troch. Das Spezialgebiet der Geochemikerin am Smithsonian National Museum of Natural History in Washington D.C. ist die Entstehung von Magma.

Einer dieser Faktoren ist Hitze. Sie sorgt dafür, dass sich die Signatur des im Wasser enthaltenen O-18 in das durchspülte Gestein einprägt. Laut den Forschern könnte diese Hitze entstanden sein, als ein Superplume-Ereignis vor 750 Millionen Jahren dazu führte, dass sich im fortschreitenden Zerfall Rodinias die Australia-Landmasse vom Superkontinent abspaltete. Dies wäre eine plausible Erklärung für die O-18-Einschlüsse im Ausgangsgestein der Zirkone.

Sowohl die Zirkonkristalle als auch das Gestein, in das sie eingebettet waren, entstanden vermutlich vor 500 bis 100 Millionen Jahren. Damals ließen vulkanische Ereignisse die versteckten Fragmente der Erdkruste Rodinias schmelzen. Magmaklumpen stiegen aus dem Ozean auf und kristallisierten zu zirkondurchsetztem Granit. Die immerwährende Verschiebung der tektonischen Platten transportierte die kleinen Zeitkapseln schließlich an die Erdoberfläche, wo sie von Rose Turnbull und ihrem Team durch eine glückliche Fügung gefunden und aufgesammelt wurden.

„Das ist typisch Wissenschaft“, sagt sie. „Was man findet, ist oft nicht das, wonach man ursprünglich gesucht hat.“

Entstehung eines Kontinents

Selbst wenn die Kruste Zealandias sehr viel älter ist als bisher gedacht, ist sie doch im Vergleich zu anderen Kontinenten bemerkenswert jung. Alle heute anerkannten Kontinente – Afrika, Europa, Asien, Australien, Nordamerika, Südamerika und die Antarktis – weisen Gesteinsmassen auf, die älter als drei Milliarden Jahre sind. Es gibt kein allgemeingültiges Verfallsdatum für Kontinente und Kratone. Die ihnen allen gemeinsame lange Geschichte lässt laut Joshua Schwartz aber davon ausgehen, dass die Landmassen über ein großes Durchhaltevermögen verfügen.

Möglicherweise handelt es sich bei Zealandia also tatsächlich einfach um einen sehr jungen Kontinent. „Vielleicht sind wir Zeugen der Entstehung eines Kontinents mit einem Fragment Rodinias als Sockel“, sagt er.

Rose Turnbull stimmt ihm zu. „Es ist die Geburt eines Kratons.“

Um ein genaueres Bild von dem Ursprung Zealandias zu erhalten, sind jedoch weitere Forschungen nötig. Dass den Schlussfolgerungen der Studie kein Gesteinsstück, das konkret Rodinia zugeordnet werden konnte, zugrunde lag, führt laut Alex McCoy-West, Geochemiker an der australischen James Cook University, zu Unsicherheiten in Bezug auf das Zustandekommen der seltsamen chemischen Verbindungen.

„Es wäre fantastisch, wenn wir noch einen echten Beweis für diese Theorie finden könnten“, sagt er.

Trotz dieser Einschränkung können die Forschungsergebnisse dabei helfen, den langsamen Walzer zu verstehen, den die Kontinente über die Erdoberfläche tanzen – und wie sie sich in regelmäßigen, wenn auch langen Abständen zu Superkontinenten zusammenschließen, bevor sie wieder zerfallen.

„Die Studie hat gezeigt, dass es möglich ist, die Urgeschichte der Erde anhand von Gestein zu erkunden, das viel, viel jünger ist“, sagt Jack Mulder, Geologe an der University of Queensland in Brisbane, der nicht an der Studie mitgearbeitet hat.

Das Potential Zealandias für weitere Entdeckungen ist laut Rose Turnbull jedenfalls enorm. „Man bekommt einfach Lust, neue Erkundungen anzustellen.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.