Fossilien in der „Wiege der Menschheit“ sind möglicherweise mehr als eine Million Jahre älter als bisher angenommen

Die Erde gibt ihre Geheimnisse nicht so leicht preis – nicht einmal im „Wiege der Menschheit“ in Südafrika, wo eine Fülle von Fossilien gefunden wurden, die sich auf die menschliche Evolution beziehen.

Seit Jahrzehnten untersuchen Wissenschaftler diese 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 an der Stelle der Sterkfontein-Höhlen gefunden wurden, um mehr als eine Million Jahre zurückversetzt. Damit wären sie älter als Dinkinesh, auch Lucy genannt, das berühmteste Australopithecus-Fossil der Welt.

Die „Wiege der Menschheit“ ist ein UNESCO-Weltkulturerbe in Südafrika, das 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 unsere Verwandten unserer Vorfahren, aber nicht die anderen Menschenaffen. Seitdem wurden dort Hunderte von Australopithecus-Fossilien gefunden, darunter die bekannte Mrs. Ples und die fast vollständiges Skelett, bekannt als Little Foot. Paläoanthropologen und andere Wissenschaftler haben Sterkfontein und andere Höhlenstandorte in der Wiege der Menschheit jahrzehntelang untersucht, um Licht auf die menschliche und ökologische Evolution in den letzten 4 Millionen Jahren zu werfen.

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 vergrabener 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 Wissenschaftler diskutieren immer noch über das Alter anderer Fossilien an der Fundstelle.

In einer Studie veröffentlicht in der Proceedings of the National Academy of Sciences, Granger und ein Team von Wissenschaftlern, darunter Forscher der University of the Witwatersrand in Johannesburg, Südafrika, und der University of Toulouse Jean Jaurès in Frankreich, haben entdeckt, dass nicht nur Little Foot, sondern alle Australopithecus-haltigen Höhlensedimente aus dem 3.4 bis 3,7 Millionen Jahre alt, anstatt 2-2,5 Millionen Jahre alt, wie Wissenschaftler zuvor theoretisiert haben. Dieses Zeitalter platziert diese Fossilien eher am Beginn der Australopithecus-Ära als am Ende. Dinkinesh, 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. Die Daten der Fossilien hier zu verstehen, kann schwierig sein, da Felsen und Knochen auf den Grund eines tiefen Lochs im Boden gestürzt sind und es nur wenige Möglichkeiten gibt, Höhlensedimente zu datieren.

In Ostafrika, wo viele Homininen-Fossilien gefunden wurden, lagern die Vulkane des Great Rift Valley Ascheschichten ab, die 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 wurden, um ihr Alter oder in der Höhle abgelagerten Calcit-Flussstein zu schätzen. Aber Knochen können sich in der Höhle verschieben, und junger Tropfstein kann in altem Sediment abgelagert werden, was diese Methoden möglicherweise falsch macht. 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 als irgendwo sonst auf der Welt“, sagte Granger. „Aber es ist schwierig, ein gutes Datum 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. Es zeigt dass diese Fossilien alt sind – viel älter, als wir ursprünglich dachten.“

Granger und das Team verwendeten 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 an der Oberfläche freigelegt wird, aber nicht, nachdem es tief in einer Höhle vergraben wurde, können die Forscher des PRIME-Labors Höhlensedimente (und die darin enthaltenen Fossilien) datieren, indem sie gleichzeitig den Gehalt an Aluminium-26 messen mit einem anderen kosmogenen Nuklid, Beryllium-10.

Zusätzlich zu den neuen Daten bei Sterkfontein, die auf kosmogenen Nukliden basieren, fertigte das Forschungsteam sorgfältige Karten der Höhlenablagerungen an und zeigte, wie Tierfossilien unterschiedlichen Alters bei Ausgrabungen in den 1930er und 1940er Jahren miteinander vermischt worden wären, was zu jahrzehntelanger Verwirrung geführt hätte die früheren Zeitalter. „Ich hoffe, dass dies die Menschen davon überzeugt, dass diese Datierungsmethode zuverlässige Ergebnisse liefert“, sagte Granger. „Mit dieser Methode können wir alte Menschen und ihre Verwandten genauer in die richtigen Zeiträume in Afrika und anderswo auf der Welt einordnen.“

Das Alter der Fossilien ist von Bedeutung, da es das Verständnis der Wissenschaftler über die lebende Landschaft 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.