vielleicht ein sram für i²c, oder mehrere falls es keinen gibt der groß genug ist. I²C braucht exakt 2 Pins am µC

du brauchst, wenn ich das richtig verstehe
2 Sensoren * 1000 Messungen * 10 bit = 20000 Bit pro Sekunde
bzw.
2 Sensoren * 1000 Messungen * 16 bit = 32000 Bit pro Sekunde
(um mal mit kompatiblen werten zu rechnen)

das ist netto-bitrate, dazu kommt bei I²C noch etwas protokoll-gedöns.

Speichergröße: 32000 Bit/s * 240s = 7680000 Bit = 938 KByte
Das ist schon ne ganze Menge, vielleicht wäre MMC/SD da wirklich die bessere Alternative, wobei du aber da noch prüfen musst, ob der Datendurchsatz (benötigt: 32000 Bit/s + Protokoll-Overhead) groß genug ist