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Biosphäre: Länger Leben auf der Erde

Die Erde könnte noch für weitere 2,3 Milliarden Jahre bewohnbar sein, auch wenn der Luftdruck der Erdatmosphäre stetig abnimmt. Zu diesem Ergebnis kommen amerikanische Physiker mit einer Modellrechnung und prognostizieren dem Leben auf unserem Planeten damit eine zweieinhalbmal längere Durchhaltefähigkeit.

King-Fai Li und seine Kollegen vom California Institute of Technology haben anhand eines Klimamodells untersucht, inwiefern sich der atmosphärische Druck auf die globale Temperaturveränderung und den Gehalt des Treibhausgases Kohlendioxid auswirkt. Dieses ist Grundlage für die pflanzliche Fotosynthese und daher einer der wichtigsten Stützpfeiler der irdischen Biosphäre.

Der Anteil von CO2 an der gesamten Lufthülle der Erde hat – trotz des neuerlichen Anstiegs in den letzten Dekaden – jedoch in den vergangenen Jahrmilliarden insgesamt stark abgenommen. Bisherige Vorhersagen kommen zu dem Schluss, dass in weniger als einer Milliarde Jahre in der Zukunft nicht mehr ausreichend CO2 für Fotosynthese vorhanden sein könnte.

Dieser Vorgang wird durch die Sonne vorangetrieben, deren Leuchtkraft seit ihrer Entstehung um über 40 Prozent zugenommen hat. Somit werden der Erdboden und die Ozeane immer stärker bestrahlt, und wegen dieser Energiezufuhr nimmt das zweite wichtige Treibhausgas in der Luft zu: Wasserdampf. Der relative Anteil von CO2 wird dadurch immer geringer. Dennoch sollte sich wegen der Energiezufuhr und der Zunahme des Wasserdampfs die Erde langfristig erwärmen.

Die neuen Modellrechnungen zeigen jedoch, dass trotz der stärkeren Sonneneinstrahlung die Durchschnittstemperatur nicht wesentlich steigt, wenn gleichzeitig der Luftdruck sinkt. Denn dann gibt es weniger Zusammenstöße der einzelnen Moleküle, die Druckverbreiterung der Absorptionsbanden der Treibhausgase nimmt ab: Sie können weniger Rückstrahlung vom Erdboden aufnehmen, um sie gleichmäßig in alle Richtungen wieder abzugeben und damit die Wärme auf der Erde zurückzuhalten.

Damit dieser Fall eintritt, müssen Gasmoleküle aus der Atmosphäre entfernt werden. Das Ausmaß, wie biologische Prozesse in den Ozeanen derzeit Stickstoff aus der Luft binden und in Form von Sedimenten ablagern, ist dabei ausreichend, um der steigenden Sonnenleuchtkraft entgegenzuwirken und die Temperatur im Treibhaus Erde konstant zu halten. Setzt sich der Vorgang in der Zukunft fort, kann die Biosphäre die nächsten 2,3 Milliarden Jahre bestehen. Die gesamte Spanne, in der es Leben auf dem Blauen Planeten gibt, wäre damit rund 30 Prozent länger als bisher angenommen und beträgt etwa die Hälfte der Lebensdauer der Sonne.

Für Astronomen ist dieser Umstand auch vor einem anderen Hintergrund interessant: Sofern die Verhältnisse auf der Erde nicht einzigartig sind, steigen somit auch die Chancen, Planeten bei anderen, sonnenähnlichen Sternen zu finden, auf denen sich Leben entwickelt haben könnte. (dre)

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  • Quellen
Li, K.-F. et al.: Atmospheric pressure as a natural climate regulator for a terrestrial planet with a biosphere. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0809436106, 2009.

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