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Geochronologie: Wichtigste Isotopen-Uhr ging falsch

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Viele Altersangaben für Gesteine auf der Erde und in Meteoriten müssen womöglich korrigiert werden. Forscher um Joe Hiess vom British Geological Survey entdeckten, dass das Verhältnis der Uranisotope 238 und 235 nicht wie angenommen weltweit konstant ist. Stattdessen variiert der Wert, der als Basis der weit verbreiteten Uran-Blei-Datierung dient, um einige Promille. Dadurch verändern sich die Altersangaben für Gesteine um bis zu zehn Millionen Jahre. Ursache der unerwarteten Schwankungen sind vermutlich bisher unberücksichtigte Effekte, die je nach Kernmasse verschiedene Oxidationsstufen begünstigen und so die Löslichkeit der Isotope beeinflussen.

Forscher waren bislang davon ausgegangen, dass nur der kinetische Isotopeneffekt – winzige Unterschiede in den Reaktionsgeschwindigkeiten unterschiedlich schwerer Isotope – die Verteilung der Uranisotope beeinflusst. Wegen der enormen Masse des Elements ist dieser Effekt jedoch zu klein, um merkliche Verschiebungen zu bewirken. Trotzdem entdeckten Hiess und Kollegen in 58 uranhaltigen Proben aus der gesamten Erdgeschichte deutlich unterschiedliche 238U/235U-Verhältnisse. Der dafür verantwortliche Isotopeneffekt hängt nicht von der Masse, sondern vom Kernvolumen ab und beeinflusst die Elektronendichte nahe am Kern, so dass bei schweren Isotopen die niedrigeren Oxidationsstufen geringfügig begünstigt werden. Durch diesen Effekt können Lösungsvorgänge in Wasser, aber auch in Magma das Isotopenverhältnis deutlich verändern.

Die Uran-Blei-Methode ist nicht nur weit verbreitet, sondern auch hochpräzise, so dass ein falsches Isotopenverhältnis beträchtliche Fehler verursachen kann. Von den exakten Datierungen von Mineralien hängen unter anderem Modelle der Entstehung des Sonnensystems und der Erde ab. In Zukunft, schreiben die Forscher, muss dieser Basiswert für jede einzelne Probe präzise ermittelt werden, um das exakte Uran-Blei-Alter zu erhalten. Entsprechende Messungen werden bereits unter anderem an Meteoriten durchgeführt.

13. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 13. KW 2012

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