Zeitreisen in die Vergangenheit der Erde

Bibliotheken aus der Frühzeit des Planeten

Neben den Spuren einfacher Lebensformen enthalten die Bohrkerne zahlreiche weitere Informationen. So können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Mondumlaufbahn ziehen, Tiden, Vulkanismus, die UV-Strahlung, die Intensität der Verwitterung, Meteoriteneinschläge und die Temperatur der Ozeane und der Atmosphäre analysieren. Die dekorativ gemusterten Steinzylinder sind wahre Bibliotheken aus der Frühzeit unseres Planeten. 

Der Ursaurier Orobates pabsti hingegen wurde nach Wilhelm Pabst benannt. Der Kustos am Herzoglichen Museum Gotha gehörte zu den Ersten, die um 1900 sogenannte Fährtenplatten entdeckt und beschrieben hatten. Das sind Gesteinsplatten, auf denen sich Fußspuren der urtümlichen Tiere erhalten haben. Später kamen einzelne Knochen und sogar ganze Skelette zum Vorschein. Die wohl bekanntesten sind das »Tambacher Liebespaar«, zwei Ursaurier der Art Seymouria sanjuanensis, über Jahrmillionen nebeneinander im Stein verewigt. Erste Fossilien entdeckte der Geologe und Paläontologe Dr. Thomas Martens 1974 am Bromacker. Der Schüler von Arno Hermann Müller machte die Erforschung der Bromacker-Fossilien zu seinem Lebensthema. Martens erwarb das Areal sogar, um es für die Wissenschaft zu sichern.

Kaum ans Tageslicht befördert, werden die Bohrkerne vermessen und exakt beschriftet. Derart katalogisiert und anschließend sicher archiviert, stehen sie weiteren Untersuchungen zur Verfügung, auch späteren Generationen von Forschern. Das ist bei dem Bohrprojekt in Südafrika nicht anders als bei den Arbeiten in Thüringen. Bei den Bohrungen im Barberton-Grünsteingürtel fraß sich der diamantene Kernmeißel im Winkel von 45 Grad bis zu 300 Meter in die Tiefe, oft von älteren in jüngere Gesteinsschichten. »Pro Tag wurden etwa 20 bis 40 Meter Kerne gezogen«, sagt Christoph Heubeck. In Thüringen ging es Tag für Tag je acht Meter in die Tiefe, bis etwa 250 Meter erreicht waren.

Die Bohrung selbst sei im wesentlichen Routinearbeit gewesen. Als erfolgversprechendste Bohrstelle hatten die Geologen den Parkplatz eines Kurhotels ausgemacht. Da dieser Betrieb jedoch keine Winterruhe macht, musste eine andere Stelle gefunden werden. »Wir haben schließlich im Wald gebohrt, gleich neben einem Forstweg«, sagt Christoph Heubeck. Einziger Wermutstropfen für die beauftragte Firma: Bei einer Tiefe von 243 Metern brach die Bohrkrone ab und musste erneuert werden.

Bei beiden Projekten wird als prominentes Haupt-Untersuchungsgerät ein großes kernziehendes Bohrgerät benutzt. Vom Ansatz her sei das nichts anderes als eine Lupe oder ein Hammer, sagt Christoph Heubeck: »Es kommt weniger auf die Größe und Art des Hilfsgeräts an, sondern vielmehr auf eine kluge Auswahl der Forschungsfrage und der bestmöglichen Bearbeitungsstelle, auf eine effiziente Durchführung des Datenerwerbs, und auf die optimale Auswertung.«

Weil die Sedimentgesteine, die Informationen über die erdgeschichtliche Vergangenheit des Systems Erde geben, aber in der Regel von jüngeren Schichten, Verwitterungsböden und Vegetation bedeckt sind, ist für die »Befragung« von unverwittertem und kontinuierlichem Material durch Laborgeräte oft die Kernbohrung das Instrument der Wahl. Das sehen die Leute des International Continental Scientific Drilling Program, dem Hauptfinanzierer des Projekts, ganz genauso: Im Juli 2023 wird deswegen in Potsdam eine große Konferenz zur Zukunft wissenschaftlichen Bohrens ausgerichtet.

Erkenntnisse liefern die Bohrkerne schon während des Schlachtfestes. Bei einer ersten Inaugenscheinnahme zeigt Christoph Heubeck auf blaugraue Knollen im Bohrkern: »Das sind Karbonatknollen. Ihre Isotopie dient  uns als Paläothermometer.« Heißt, die Forscher können anhand dieser Einschlüsse analysieren, welche Temperaturen herrschten, als sich das Mineral bildete. So lassen sich Aussagen über die klimatischen Verhältnisse der Vorzeit treffen und es werden Vergleiche mit heutigen Gegebenheiten möglich.

Die wissenschaftliche Auswertung der Bohrkerne wird längst nicht so lange in Anspruch nehmen. Dennoch werde es einige Jahre dauern, bis diese Zeitkapseln aus der Frühzeit der Erde umfassend untersucht und analysiert worden sind, sagt Christoph Heubeck. Zunächst werden sie in Längsrichtung zersägt, fotografiert und beschrieben. Dann verbleibt eine Hälfte im nationalen Kernlager Südafrikas, faktisch in einer »Bibliothek des Untergrunds«, die andere Hälfte ist inzwischen per Schiff in Berlin-Spandau im dortigen Kernlager des ICDP-Konsortiums angekommen. Dort werden sie geröntgt, nochmals detailliert dokumentiert und während eines Beprobungs-Workshops an die beteiligten Forschungseinrichtungen verteilt.

Das Areal am Bromacker ähnelte einst den Landschaften der heutigen Mongolei, so ist es auf einer der Schautafeln zu lesen. Anna Pint sagt, es habe sich um ein Sedimentbecken gehandelt; der Sandstein entstand in Flüssen, die das Gebiet durchzogen. Nun sei es das Ziel, den Lebensraum jener fernen Vorzeit wissenschaftlich genau zu rekonstruieren. »Wir schauen durch ein Fenster in die Vergangenheit, erkunden einen Abschnitt der Erdgeschichte«, sagt Anna Pint. Wir, das ist das Team um Christoph Heubeck mit Thomas Voigt, Frank Linde, Peter Frenzel, Anna Pint sowie den Studierenden Jakob Stubenrauch, Rebecca Lellau und Fabio Berlin. Die Jenaer Gruppe ist die kleinste im Projekt »Bromacker«, das 2020 gestartet wurde und fünf Jahre laufen soll.