16. Aug. 2017

Luftbild von Isua auf Grönland.

Die Suche nach den ältesten Lebensspuren ist für die beteiligten Wissenschaftler so etwas wie ein verzwickter Kriminalfall: Einen direkten Beweis gibt es bislang in keinem Fall, also müssen komplizierte Indizienketten aufgebaut werden, am besten mehrere voneinander unabhängige. Eine mindestens 3,7 Milliarden Jahre alte Formation im westgrönländischen Isua gehört zu den Bewerbern um den Titel. Jetzt haben dänische Forscher mit einer hochmodernen Untersuchungsmethode weitere Indizien für ihren Anspruch vorgelegt. Auf der Goldschmidt-Tagung in Paris trugen sie ihre Ergebnisse vor.

"Die Methode liefert uns eine komplett neue Sicht auf die Lebensspuren in Isua." Minik Rosing, Geologieprofessor am Dänischen Naturkundemuseum in Kopenhagen kann die Freude kaum verbergen, eine neue Runde im Streit um die ältesten Lebensspuren der Welt zu eröffnen. "Bisher haben wir immer nur mit dem Verhältnis der Kohlenstoff-Isotope argumentieren können, aber jetzt ist eben dieser Kohlenstoff auch noch chemisch an die anderen Bausteine des Lebens wie Stickstoff, Sauerstoff und Phosphor gebunden: eine vollkommen unabhängige Indizienkette für ihren biologischen Ursprung." Minik Rosing gehört zu den renommierten Erforschern des frühen Lebens auf der Erde und hat schon 1999 Proben aus dem westgrönländischen Isua vorgestellt, in denen er Spuren von Leben gefunden zu haben glaubte. Die Formation dort ist zwischen 3,8 und 3,7 Milliarden Jahre alt, ein uralter Meeresboden aus der frühesten Phase des Archaikums.

Damals half Rosing sein ganzes Renommee nichts, die Fachkollegen waren von seinen Argumenten nicht überzeugt. Zwar ist in den Kohlenstoffspuren von Isua mehr von der leichten Variante C-12 vorhanden als von der schwereren C-13, und das auch in dem Verhältnis, das gemeinhin als charakteristisch für das Leben gilt. Doch konnte Rosing nicht widerlegen, dass dieses Verhältnis auch durch chemische Prozesse hervorgerufen werden konnte, die so gar nichts mit Leben zu tun haben. Denn der archaische Meeresboden von Isua hat eine bewegte Geschichte hinter sich, er wurde ins Erdinnere hinabversenkt, dort unter Hitze und Druck verändert und überdies an etlichen Stellen von späteren Lavaflüssen durchlöchert.

Jetzt aber hat sich der Paläontologe mit dem Physiker Tue Hassenkam vom Nanozentrum der Universität Kopenhagen zusammengetan. "Wir haben seine neue Methode und meine alten Proben kombiniert und das hat interessante Ergebnisse gebracht", meint Rosing. Denn Hassenkams neuestes Gerät kann Molekülbindungen nachweisen und der junge Physiker konnte in Rosings Proben insgesamt acht Bindungen nachweisen: etwa Kohlenstoff und Sauerstoff in einfacher und in Doppelbindung, Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindungen und Kohlenstoff-Phosphor-Doppelbindungen. Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphor gehören zu den Elementen, die essentiell für lebende Zellen sind. "Wenn wir diese Elemente des Lebens gebunden an Kohlenstoff vorliegen haben und dazu noch die charakteristische Isotopenverschiebung, dann ist das ein fast sicheres Indiz für Leben", betont Tue Hassenkam. Ob die Experten für frühes Leben dem jungen Physiker in seinem Enthusiasmus folgen werden, bleibt abzuwarten. "Es sieht so aus, als ob die Ergebnisse die Hypothese stützen, dass es in Isua Lebensspuren gibt", sagte etwa Bo Barker Jörgensen, angesehener Archaikums-Experte von der Universität Arhus, gegenüber dem Internetportal videnskap.dk.

Nahaufnahme eines Granats aus dem westgrönländischen Isua.
Bild: SNM/Minik Rosing
Fundstelle der Granate im westgrönländischen Isua.
Bild: SNM/Minik Rosing

In Hassenkams Labor steht eine hochmodernes Rasterkraftmikroskop, dessen Proben zusätzlich von einem Infrarotlaser auf verschiedenen Frequenzen beleuchtet werden können. "Wir tasten mit einer extrem feinen Nadel die Oberfläche der Probe ab", erklärt Hassenkam, "der Laser erhitzt je nach Wellenlänge unterschiedliche Moleküle und lässt sie vibrieren." Die Sonde des Rasterkraftmikroskops registriert auch diese Vibration und kann daher zur Oberflächenstruktur der Probe gleich noch chemische Informationen über die Moleküle liefern.

Aus Isua hat das Instrument winzige Einschlüsse in Granaten analysiert, die Minik Rosing in einer ganz bestimmten Schicht der Formation gefunden hat. "Die Granate wachsen an der Oberfläche einer Sedimentschicht, sie haben tatsächlich Teile des ursprünglichen Sediments eingeschlossen", beschreibt der Grönlandforscher. Damit haben die Kristalle so etwas wie eine Zeitkapsel für die 3,7 Milliarden Jahre alten Meeressedimente geschaffen, denn sie sind fast so dauerhaft wie Zirkon, der in Australien Spuren der allerersten Erdkruste mit einem sagenhaften Alter von 4,3 Milliarden Jahren aufbewahrt hat. Granate beginnen bei vergleichsweise geringen Temperaturen von 400 oder 500 Grad zu wachsen, und viel höhere Temperaturen haben die fraglichen Kristalle nach Rosings Angaben auch nicht aushalten müssen. Durch irgendeinen Zufall ist in ihrem Fall die Umgestaltung im Erdinneren nur moderat ausgefallen. "Wir haben keine Deformation der Kristalle festgestellt nur Hitzeeinwirkung", so Rosing, "das bedeutet, dass die Sedimentstruktur nicht gestört wurde und die Lagen geradezu durch die Granate durchführen."

Überdies gibt es nur wenige Stoffe, die Granate durchdringen können. "Sie sind undurchdringlich gegenüber Fluiden", erklärt Minik Rosing, "wir wissen, dass Wasserstoff austreten kann, aber andere flüchtige Substanzen nur schwer." Und tatsächlich haben die beiden Forscher aus Kopenhagen in ihren Einschlüssen keinen Wasserstoff gefunden – auch das in ihren Augen ein Argument für das hohe Alter und die Reinheit der Einschlüsse. Die kommenden Monate und Jahre werden zeigen, ob Rosings Fachkollegen den Argumenten der beiden Forscher aus Kopenhagen folgen werden.