DIE ZEIT DIKTIERT jedes Kommen und Gehen. Mit Uhren glaubt der Mensch, sie fassen zu können - dabei registrieren sie lediglich das Unaufhaltsame. Auch die Natur hat Uhren. Wie variantenreich diese natürliche Zeitmessung ist, hat erst die moderne Wissenschaft erkannt. So dokumentiert der Baum mit seinen Jahrringen den Zeitenlauf und registriert das klimatische Auf und Ab während Jahrhunderten. Und der statistisch präzise Zerfall radioaktiver Isotope gibt Auskunft über das Alter von Textilien noch nach Jahrtausenden.
Biologische Chronometer ticken auch im Meer. Muscheln tragen auf der Aussenseite der Schale Jahrringe, die durch das verminderte Einlagern von Kalziumkarbonat während der kalten Wintermonate entstehen. Der Schalenquerschnitt bestimmter Meeresmuscheln zeigt bei mikroskopischer Untersuchung sogar das Muster der halbtäglichen Gezeiten inklusive zweiwöchentlicher Spring- und Nippflut.
Vor dreissig Jahren fanden Forscher an Korallen der Karibik im jährlichen Skelettzuwachs etwa 360 Anwachslinien - zweifelsohne Abbild eines marinen Tagestaktes. Das Staunen war gross, als an fossilen Korallen aus dem Karbon-Zeitalter 390 Anwachslinien pro Jahrgang gefunden wurden. Die Erklärung ist simpel und trotzdem spektakulär: In jener geologischen Epoche vor rund 300 Millionen Jahren drehte sich die Erde schneller um ihre Achse als heute, und das Jahr hatte deshalb 390 Tage. Seither hat sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erdkugel durch die Reibung der Gezeiten auf die heutigen 365 Umdrehungen pro jährlicher Runde um die Sonne verringert.
Einer ähnlichen Sensation waren 1978 zwei junge amerikanische Wissenschafter auf der Spur. In der Überzeugung, dass viele interessante Fragen der Natur nur zu lösen sind, wenn Fachleute verschiedener Disziplinen gemeinsam forschen, machten sich der Geologe Peter Kahn und der Astronom Stephen Pompea auf die Suche nach einer paläobiologischen Uhr für die Verlängerung des Monats im Laufe der Jahrmillionen. Denn wie der Mond mit den Gezeiten die Erddrehung bremst, wirken die gleichen Kräfte auf den Mond selber und verlangsamen seinen monatlichen Gang um die Erde. Ein solches Langsamerwerden bringt ihn automatisch auf eine grössere Umlaufbahn; der Mond entfernt sich also stetig von der Erde.
Kahn und Pompea suchten ein biologisches Wesen, dessen Vorahnen schon zu Zeiten lebten, als der Mond uns viel näher stand. Sie fanden Nautilus, ein hochentwickeltes Weichtier, das heute in indopazifischen Gewässern lebt und sich als nächtlicher Bodenjäger in Tiefen zwischen 50 und 650 Metern von Krebsen und Aas ernährt. Nautilus ist die einzige noch lebende Gattung der Kopffüsser mit einem gekammerten Mantel. Und da die Ahnenreihe bis 500 Millionen Jahre zurückreicht, versprach das Studium fossiler Exemplare von Nautilus Einblick in die Jugendzeit der Erde-Mond-Beziehung.
Schneidet man das Schneckenhaus der Nautilus der Länge nach auf, zeigt sich eine wunderschöne Struktur: In einer perfekten, logarithmischen Spirale reiht sich von innen nach aussen eine Kammer nach der andern. Das Tier beginnt sein Leben in einem ersten winzigen Zimmerchen und baut sich dann alle paar Wochen mit Perlmutter eine weitere Kammer an das Haus. Gewohnt wird jeweils in der äussersten und jüngsten Kammer. Über in die Zwischenwände eingebaute Verbindungsröhrchen füllt die Schnecke die verlassenen, inneren Zimmer dosiert mit Flüssigkeit und Gas. Damit reguliert sie den Auftrieb und gleicht in der Tiefe den hydrostatischen Druck aus.
Untersucht man die Schale der Nautilus unter dem Mikroskop, zeigen sich einzelne Wachstumslinien. Als die Forscher bei einem Exemplar aus unserer Zeit pro Kammer jeweils etwa 30 Linien fanden und sich diese Zahl von der ältesten bis zur jüngsten Kammer wiederholte, kam der Gedanke, es werde jeden Monat eine neue Kammer gebildet und die Wachstumslinien seien der Tagestakt. Da man von Nautilus wusste, dass sie in der Nacht jeweils von der Tiefe ins seichte Wasser wechselt, war ein entsprechender Stoffwechsel- und Wachstumsrhythmus plausibel. Und weil von andern Mollusken ein Skelettwachstum im Takte der Gezeiten bereits bekannt war, schien das Entstehen der Kammerwände im Monatstakt ebenfalls vernünftig. In naturhistorischen Museen gibt es fossile Nautilus-Schalen aus den verschiedensten geologischen Epochen. Kahn und Pompea zählten die Wachstumslinien an 184 verschiedenen Kammern von 9 heutigen und 29 fossilen Nautilus-Schalen. Dabei ergaben sich für die heutigen Tiere pro Kammerabschnitt immer zwischen 28 und 34 Linien. Die Fossilien aber zeigten eine reduzierte Linienzahl, und je weiter zurück aus der geologischen Vergangenheit die Fossilien stammten, desto kleiner war die Linienzahl. Die fünf ältesten Nautilus-Exemplare hatten ein Alter von 420 Millionen Jahren, und sie trugen pro Kammer gerade noch 8 oder 9 Linien. Stimmte die Hypothese der beiden Forscher, dauerte vor 420 Millionen Jahren der Monat also nur etwa neun Tage. Und der Mond hätte bei einer solchen Umlaufgeschwindigkeit anstatt 380000 Kilometer wie heute nur 150000 Kilometer über der Erde gekreist.
Die von Kahn und Pompea aus den Nautilus-Fossilien berechnete Vergrösserung des Erde-Mond-Abstandes zeigt für die verschiedenen Epochen kein gleichmässiges Bild, was insofern verständlich ist, als die Gezeitenreibung stark von der momentanen Lage der Kontinente, der Höhe des Meeresspiegels und auch von der Distanz Erde?Mond abhängt. Aus den jüngsten Fossilien berechneten die Forscher, dass sich der Mond in den letzten Jahrmillionen etwa 100 Zentimeter pro Jahr von der Erde entfernte.
Ein erster Vergleich mit astronomischen Daten ergab eine grosse Diskrepanz: Aus historischen Aufzeichnungen von Sonnenfinsternissen lässt sich auf einige tausend Jahre zurück eine Zunahme der Mondentfernung von lediglich knapp 6 Zentimetern pro Jahr berechnen. Kahn und Pompea suchten in ihrer wissenschaftlichen Veröffentlichung nach Argumenten, warum der aus den Nautilus-Fossilien berechnete Wert für lange Zeiträume allenfalls doch richtig sein könnte. Das Bessere ist der Feind des Guten: 1969 stellte die Crew von Apollo 11 einen Laserreflektor auf den Mond. Mit einem Laserstrahl konnte nun von der Erde aus die Distanz zum Mond auf den Millimeter genau ermittelt werden. Und es zeigte sich, dass sich heute der Mond pro Jahr um 3,7 Zentimeter von der Erde entfernt. Ein Resultat, das die mit Hilfe der Nautilus-Fossilien gefundenen 100 Zentimeter immer unwahrscheinlicher werden liess.
Vollends ins Wanken kam die Hypothese des fossilen Monatskalenders, als es in den achtziger Jahren verschiedenen Forschergruppen gelang, die Wachstumsgeschwindigkeit der Nautilus-Kammern im Labor direkt zu beobachten. Die für das Wachstum einer Kammer benötigte Zeit schwankte in einem weiten Bereich; bei einer Forschergruppe waren es zwischen 50 und 80 Tage, bei einer andern zwischen 85 und 132 Tage. Und die Wachstumsgeschwindigkeit pro Kammer blieb im Laufe der Entwicklung eines Individuums keineswegs konstant, sondern verlängerte sich im Erwachsenenalter der Tiere auf mehr als ein halbes Jahr. So suggestiv für Kahn und Pompea die Zahl von 30 Wachstumslinien pro Kammer gewesen sein mag, mit der Länge des Monats hat sie wohl nichts zu tun.
Ich wollte von Kahn und Pompea erfahren, wie sie heute über ihre damalige Arbeit denken. Pompea erreichte meine Anfrage an seinem heutigen Lehrstuhl für Astrophysik an der Universität von Arizona. Er gibt ohne weiteres zu, dass seine Hypothese den späteren Tests nicht standgehalten hat. Trotzdem findet er seine damalige Arbeit sinnvoll, denn erst dank jener Publikation sei die rätselhafte Nautilus zum weltweiten Forschungsthema geworden.
Kahn zu finden war schwieriger. Seine damalige Berliner Universität retournierte meinen Brief mit der Bemerkung «Irrläufer». Eines Tages rief Kahn unverhofft aus London an. Er habe von Pompea gehört, ich suchte ihn. Ja, er sei sich bewusst, dass die von ihnen damals berechneten Werte unrealistisch seien. Er sei aber noch immer überzeugt, mit Nautilus und den verwandten Fossilien wichtige Naturuhren gefunden zu haben - nur wisse man noch nicht, wie schnell diese liefen. Und was er zurzeit erforsche, fragte ich Kahn. «Leider habe ich an der Hochschule keine Stelle gefunden. Deshalb arbeite ich jetzt als Geologe in der Erdölindustrie, wo Fossilien nur als Produktionsfaktor interessieren.» Auch dies ein Aspekt moderner Wissenschaft.