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Geochemie: Frühes Treibhaus

Einst gehörte es zu den Guten: Kohlendioxid, das derzeit gefürchtete Treibhausgas. Denn vor 3,75 Milliarden Jahren verhinderte es, dass sich unser junger Planet in eine Eisdecke hüllte. Dafür gibt es Zeugen.
Ein wahres UrgesteinLaden...
Als die Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren entstand, ließ noch nichts erahnen, dass sie sich einst in einen blühenden blauen Planeten verwandeln würde. Die erste Kruste auf dem sich abkühlenden Körper hatte nichts mit den heutigen Kontinenten gemein, und die damalige Atmosphäre enthielt noch keinen nennenswerten Sauerstoff, sondern bestand überwiegend aus Stickstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid.

Steinerne Archive, die von damaligen Zeiten erzählen könnten, reichen nicht ganz bis in die Anfangstage unseres Planeten zurück. Noch dazu wurden sie im ständigen Gesteinsrecycling überformt oder liegen inzwischen unzugänglich unter jüngeren Schichten. Obwohl Geologen wissen, wo sich die ältesten Krustenreste befinden, ähnelt es daher mehr der Suche nach der Nadel im Heuhaufen, sie dann auch wirklich aufzuspüren.

Der bislang älteste Zeuge stammt aus West-Grönland, wo Forscher Gesteine mit einem Alter von bis zu 3,8 Milliarden Jahren entdeckten. Ein solcher Einzelfund reicht jedoch nicht für den gewünschten Einblick in damalige Umweltbedingungen aus. Nun aber steht ihnen ein weiteres Archiv zur Verfügung: In Kanada, an der Hudson Bay in Nord-Quebec, waren Wissenschaftler schon 2001 auf Gesteine gestoßen, die sie ähnlich alt schätzten. Nun bestätigt eine Isotopen-Analyse von Nicole Cates und Stephen Mojzsis von der Universität von Colorado in Boulder, dass die dortigen Felsen tatsächlich mindestens 3,75 Milliarden Jahre alt sind [1].

Das jedoch war nur der erste Streich. Denn die chemische Analyse des Gesteinsmehls bestätigte nicht nur wie schon die Funde in West-Grönland, dass der junge Planet damals bereits mindestens teilweise von Ozeanen bedeckt war – es handelt sich ganz eindeutig um chemische Sedimente aus einer marinen Umgebung. Darüber hinaus stießen Nicolas Dauphas von der Universität Chicago, Cates, Mojzsis und weitere Kollegen außerdem auf eindeutige Hinweise, dass die damaligen Meere Eisenkarbonate enthielten [2]. Diese aber konnten nur entstehen, wenn die frühe Atmosphäre erheblich höhere Mengen an Kohlendioxid enthielt als die derzeitige.

Dieses Treibhausgas dürfte auch damals kräftig eingeheizt haben. Anders als heute aber war das wohl eher willkommen: Die Sonneneinstrahlung lag noch um ein Viertel niedriger und konnte die Erde daher nicht so stark erwärmen. Ohne die gut geschmierte eigene Wärmepumpe hätte dem jungen Planeten also womöglich ein Eishaus gedroht. Wobei dem Kohlendioxid auch gleichzeitig die Rolle des Thermostaten zukommt. Denn wird es zu warm, verstärkt sich die chemische Verwitterung – wodurch mehr Kohlendioxid verbraucht wird. Letztendlich sinkt dessen Gehalt und mit ihm die Temperaturen. Wird es dann zu kalt und Eiskappen entstehen, nimmt die chemische Verwitterung wieder ab, und Kohlendioxid kann sich erneut in der Atmosphäre anreichern – und ein neues kuschliges Zeitalter bricht an.

So simpel und gleichzeitig erfolgsversprechend dieser Klimapuffer klingt, nicht immer hat er gewirkt. Denn vor etwa einer Milliarde Jahre schlitterte unser Planet wohl doch in eine globale Eiszeit – bekannt als Schneeball Erde. Noch streiten sich Wissenschaftler zwar, wie ausgedehnt die Eisbedeckung war, wie lange sie anhielt, ob es Unterbrechungen gab und welche Konsequenzen sich daraus für das Leben ergaben. Aber auch damals sorgte schließlich ein Treibhausgas wieder für angenehmere Temperaturen – allerdings nicht Kohlendioxid: Methanausbrüche sollen verblüffend schnell die Heizung des Planeten wieder angekurbelt haben.

Inzwischen haben sich die Kohlendioxid-Gehalte vergleichsweise stabilisiert, unter anderem dank des Einflusses der lebenden Organismen: Sie verhinderten, dass die blaue Kugel noch einmal zum Schneeball wurde. Wenn nun nicht ausgerechnet einer dieser Organismen den Thermostaten überdrehen würde, ließe es sich jetzt hierzulande eigentlich ganz gemütlich blühen und gedeihen.
07.02.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 07.02.2007

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