Das Alter der menschlichen Fossilien aus Sterkfontein
Bio-News vom 18.07.2022
Seit Jahrzehnten untersuchen Wissenschaftler die Fossilien früher menschlicher Vorfahren und ihrer lange verschollenen Verwandten. Jetzt hat eine Datierungsmethode, die von einem Geologen der Purdue University entwickelt wurde, das Alter einiger dieser Fossilien, die in den Sterkfontein-Höhlen gefunden wurden, um mehr als eine Million Jahre zurück datiert. Damit wären sie älter als Lucy, das berühmteste Australopithecus-Fossil der Welt.
Die „Cradle of Humankind“ ist eine UNESCO-Welterbestätte in Südafrika, die eine Vielzahl fossiler Höhlenablagerungen umfasst, darunter die Sterkfontein-Höhlen. Sterkfontein wurde durch die Entdeckung des ersten erwachsenen Australopithecus, eines alten Homininen, im Jahr 1936 berühmt. Zu den Homininen gehören Menschen und ihre ausgestorbenen Verwandten, aber nicht die anderen Menschenaffen. Seitdem wurden dort Hunderte von Australopithecus-Fossilien gefunden, darunter die bekannte „Mrs. Ples“ und ein fast vollständiges Skelett namens „Little Foot“. Paläoanthropologen und andere Wissenschaftler haben Sterkfontein und andere Höhlenstandorte in der „Wiege der Menschheit“, so die wörtliche Übersetzung, jahrzehntelang untersucht, um Licht auf die menschliche und ökologische Evolution in den letzten 4 Millionen Jahren zu werfen.
Publikation:
Darryl E. Granger, Dominic Stratford, Laurent Bruxelles, Ryan J. Gibbon, Ronald J. Clarke, Kathleen Kuman
Cosmogenic nuclide dating of Australopithecus at Sterkfontein, South Africa
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (27)
Darryl Granger, Professor für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften am College of Science der Purdue University, ist einer dieser Wissenschaftler, der als Teil eines internationalen Teams arbeitet. Granger ist auf die Datierung geologischer Ablagerungen spezialisiert, einschließlich solcher in Höhlen. Als Doktorand entwickelte er eine Methode zur Datierung tiefer Höhlensedimente, die heute von Forschern auf der ganzen Welt eingesetzt wird. Seine früheren Arbeiten bei Sterkfontein datierten das Little Foot-Skelett auf etwa 3,7 Millionen Jahre, aber über das Alter anderer Fossilien an der Fundstelle wird immer noch diskutiert.
In einer Studie haben Granger und ein Team von Wissenschaftlern, darunter Forscher der University of the Witwatersrand in Johannesburg, Südafrika, und der University Toulouse Jean Jaurès in Frankreich, herausgefunden, dass nicht nur Little Foot, sondern auch alle anderen fossilhaltigen Höhlensedimente etwa 3,4 bis 3,7 Millionen Jahre alt sind und nicht nur 2,0 bis 2,5 Millionen Jahre, wie man früher glaubte. Dieses Zeitalter platziert diese Fossilien eher am Beginn der Australopithecus-Ära als am Ende. Lucy, die aus Äthiopien stammt, ist 3,2 Millionen Jahre alt, und ihre Art, Australopithecus africanus, ist etwa 3,9 Millionen Jahre alt.
Sterkfontein ist ein tiefes und komplexes Höhlensystem, das eine lange Geschichte der Homininenbesiedlung der Gegend bewahrt. Es ist schwierig, das Alter der Fossilien hier richtig zu bestimmen, da Felsen und Knochen auf den Grund eines tiefen Lochs im Boden gestürzt sind und es nur wenige Möglichkeiten gibt, die Höhlensedimente zu datieren.
In Ostafrika, wo ebenfalls viele Homininen-Fossilien gefunden wurden, lagern die Vulkane des Great Rift Valley Ascheschichten ab, die gut datiert werden können. Forscher verwenden diese Schichten, um abzuschätzen, wie alt ein Fossil ist. In Südafrika – besonders in einer Höhle – haben die Wissenschaftler diesen Luxus nicht. Sie verwenden normalerweise andere Tierfossilien, die um die Knochen herum gefunden werden oder die in der Höhle gebildeten Calcit-Kristalle, um das Alter zu schätzen. Aber Knochen können sich in der Höhle umlagern und verschieben, und junger Tropfstein kann in altem Sediment abgelagert werden, was bei diesen Methoden möglicherweise zu falschen Ergebnissen führt. Eine genauere Methode besteht darin, die tatsächlichen Gesteine zu datieren, in denen die Fossilien gefunden wurden. Die betonartige Matrix, die das Fossil einbettet, genannt Breccia, ist das Material, das Granger und sein Team analysieren.
„Sterkfontein hat mehr Australopithecus-Fossilien ans Licht gebracht als irgendein anderer Fundort sonst auf der Welt“, sagt Granger. „Aber es ist schwierig, eine gute Datierung für sie zu bekommen. Die Leute haben sich die Tierfossilien angesehen, die in ihrer Nähe gefunden wurden, und das Alter von Höhlenmerkmalen wie Flusssteinen verglichen und eine Reihe verschiedener Daten erhalten. Unsere Daten lösen diese Kontroversen. Sie zeigen, dass diese Fossilien alt sind – viel älter als wir ursprünglich dachten“.
Granger und das Team verwendeten eine Methode namens Beschleuniger-Massenspektrometrie, um radioaktive Nuklide in den Felsen zu messen, sowie geologische Kartierungen und ein genaues Verständnis der Ansammlung von Höhlensedimenten, um das Alter der Australopithecus-haltigen Sedimente bei Sterkfontein zu bestimmen.
Granger und die Forschungsgruppe am Purdue Rare Isotope Measurement Laboratory (PRIME Lab) untersuchen sogenannte kosmogene Nuklide und was sie über die Geschichte von Fossilien, geologischen Merkmalen und Gesteinen verraten können. Kosmogene Nuklide sind extrem seltene Isotope, die durch kosmische Strahlung erzeugt werden – hochenergetische Teilchen, die die Erde ständig bombardieren. Diese einfallende kosmische Strahlung hat genug Energie, um Kernreaktionen in Gesteinen an der Erdoberfläche auszulösen und neue, radioaktive Isotope in den Mineralkristallen zu erzeugen. Ein Beispiel ist Aluminium-26: Aluminium, dem ein Neutron fehlt und das über einen Zeitraum von Millionen von Jahren langsam zu Magnesium zerfällt. Da Aluminium-26 gebildet wird, wenn ein Gestein sich an der Oberfläche befindt, nicht aber, wenn es tief in einer Höhle abgelagert wurde, können die Forscher des PRIME-Labs Höhlensedimente (und die darin enthaltenen Fossilien) datieren, indem sie den Gehalt an Aluminium-26 messen und mit einem anderen kosmogenen Nuklid, Beryllium-10, vergleichen.
Zusätzlich zu den neuen Daten von Sterkfontein, die auf kosmogenen Nukliden basieren, fertigte das Forschungsteam sorgfältige Karten der Höhlenablagerungen an und zeigte, wie Tierfossilien unterschiedlichen Alters bei den Ausgrabungen in den 1930er und 1940er Jahren miteinander vermischt wurden, was zu jahrzehntelanger Verwirrung geführt hatte. „Ich hoffe, dass dies die Menschen davon überzeugt, dass diese Datierungsmethode zuverlässigere Ergebnisse liefert“, sagt Granger. „Mit dieser Methode können wir alte Menschenfossilien und die ihrer Verwandten genauer in die richtigen Zeiträume in Afrika und anderswo auf der Welt einordnen.“
Das Alter von Fossilien ist von größter Bedeutung, da es das Verständnis der Wissenschaftler über die Lebenswelt der damaligen Zeit beeinflusst. Wie und wo sich der Mensch entwickelt hat, wie er in das Ökosystem passt und wer seine nächsten Verwandten sind und waren, sind drängende und komplexe Fragen. Die Fossilien von Sterkfontein in ihren richtigen Kontext zu stellen, ist ein Schritt zur Lösung des gesamten Rätsels.
Diese Newsmeldung wurde mit Material der Purdue University erstellt.
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