Die Hauptbestandteile der urzeitlichen Atmosphäre, wie beispielsweise Schwefel, Kohlenstoff und Sauerstoff, befanden sich in einem ständigen Kreislauf durch Ozeane und terrestrische Gesteine. Wissenschaftler haben aber nur wenige Informationen darüber, in welchem Verhältnis die verschiedenen Isotope vorlagen. Lediglich für die letzten 200 000 Jahre lässt sich anhand von Gasen, die in den Eiskappen der Erde eingeschlossen waren, mit einer Isotopenanalyse eine Art chemischer Fingerabdruck rekonstruieren. Diesen können die Forscher dann mit anderen "Abdrücken" vergleichen und so auf die Umweltbedingungen vergangener Zeiten schließen. In extraterrestrischen Feststoffen fanden Astronomen einen anomalen chemischen Fingerabdruck von Sauerstoff-Isotopen, den sie auf der Erde bisher nur in Gasen fanden. Dabei handelt es sich um Variationen des Verhältnisses der drei stabilen Sauerstoff-Isotope zueinander. Da die Forscher die Anomalie bisher nicht in irdischen Feststoffen nachweisen konnten, schlossen sie daraus, dass der Abdruck einziartig für eine ausserirdische Herkunft sei und als Nebenprodukt ausschließlich bei der Nucleosynthese in Sternen entsteht.

Dass sich die Wissenschaftler mit ihrer Vermutung jedoch gründlich geirrt hatten, entdeckte kürzlich Huiming Bao von der University of California in San Diego und seine Mitarbeiter. Denn sie fanden den anomalen chemischen Fingerabdruck auch in Gipsablagerungen in der namibischen Wüste und in Ablagerungen vulkanischer Aschen in Nebraska und South Dakota. Die Forscher konnten daraus schließen, dass die Anomalie der Sauerstoff-Isotope auch tatsächlich auf der Erde entstand, da sie in Sulfat-Mineralien auftrat, die sich vor 20 Millionen Jahren in Asche-Ablagerungen angesammelt hatten. Die namibischen Gipsschichten bringen die Forscher mit Schwefel-produzierenden Meeresorganismen zusammen, die während der letzten zehn Millionen Jahre Dimethylsulfid in die Atmosphäre abgaben. Die Küste Zentral-Namibias ist eine Hauptzone für aufsteigende Tiefenströmungen, die mit einer intensiven biologischen Aktivität korreliert sind. Die einzigartige Umwelt der Wüste konservierte anschließend die chemischen Fingerabdrücke. "Wir glauben letztendlich, dass diese ungewöhnlichen chemischen Fingerabdrücke aus der Erdatmosphäre stammen", meint Bao, " und diese Spuren werden von Ozon und anderen atmosphärischen Oxidationsmittel während der Oxidation von reduzierten Schwefelgasen, wie sie von den marinen Mikroorganismen oder durch Vulkanausbrüche freigesetzt werden, auf Sulfat übertragen."

"Die Entdeckung wird uns ermöglichen, die Geschichte der Erde und möglicherweise des Klimas in einem bisher nicht erreichbaren Zeitmaßstab besser zu verstehen", meint Mark H. Thiemens von der Division of Physical Sciences der University of California in San Diego. Den Wissenschaftlern steht nun ein Zeitfenster zur Verfügung, mit dem sie Millionen oder sogar Milliarden Jahre in die Vergangenheit der Erde zurücksehen können, um beispielsweise Fragen über die Zusammensetzung der Erdatmosphäre, atmosphärische Prozesse während frühzeitlicher Vulkanausbrüche, das Muster früherer Meeresströmungen und die frühzeitliche biologische Produktivität zu beantworten. Das Ergebnis der Forscher sollte ihrer Ansicht nach aber auch dazu führen, dass Astronomen vorsichtiger werden, wenn sie den Ursprung ungewöhnlicher Verhältnisse von Sauerstoff-Isotopen in Meteoriten bestimmen. "Einige der Anomalien könnten von den Meteoriten schon während ihres Aufenthalts auf der Erde übernommen worden sein", meint Bao, "einige Meteoriten liegen über Tausende von Jahren auf Eis oder in der Wüste, sodass es möglich ist, dass die sekundären Mineralien in ihnen von der Erde stammen".

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 21.3.2000
  "Päckchen aus dem All"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Ticker vom 3.11.1998
  "Neue Indizien für einen Meteoriteneinschlag vor 65 Millionen Jahren"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)